هیچ کس در جهان مکانیک کوانتومی را درک نمی کند - این اصلی ترین چیزی است که باید در مورد آن بدانید. بله، بسیاری از فیزیکدانان یاد گرفته اند که از قوانین آن استفاده کنند و حتی با استفاده از محاسبات کوانتومی، پدیده ها را پیش بینی کنند. اما هنوز مشخص نیست که چرا حضور یک ناظر سرنوشت نظام را رقم می زند و آن را مجبور به انتخاب به نفع یک کشور می کند. «نظریه‌ها و عمل‌ها» نمونه‌هایی از آزمایش‌ها را انتخاب کرد که نتیجه آن ناگزیر تحت تأثیر ناظر قرار می‌گیرد و تلاش کرد تا دریابد که مکانیک کوانتومی با چنین تداخل آگاهی در واقعیت مادی چه خواهد کرد.

گربه شرودینگر

امروزه تفاسیر زیادی از مکانیک کوانتومی وجود دارد که محبوب ترین آنها تفسیر کپنهاگ است. مفاد اصلی آن در دهه 1920 توسط نیلز بور و ورنر هایزنبرگ تدوین شد. و اصطلاح اصلی تفسیر کپنهاگ تابع موج بود - یک تابع ریاضی که حاوی اطلاعاتی در مورد تمام حالت های ممکن یک سیستم کوانتومی است که به طور همزمان در آن قرار دارد.

با توجه به تفسیر کپنهاگ، تنها مشاهده می تواند به طور دقیق وضعیت سیستم را تعیین کند، آن را از بقیه متمایز کند (تابع موج فقط به محاسبه ریاضی احتمال تشخیص سیستم در یک حالت خاص کمک می کند). می‌توان گفت که پس از مشاهده، یک سیستم کوانتومی کلاسیک می‌شود: فوراً در بسیاری از حالت‌ها به نفع یکی از آنها همزیستی متوقف می‌شود.

این رویکرد همیشه مخالفانی داشته است (برای مثال، «خدا تاس نمی‌بازد» اثر آلبرت انیشتین را به یاد بیاورید)، اما دقت محاسبات و پیش‌بینی‌ها تأثیر خود را گذاشت. با این حال، در سال های اخیر کمتر و کمتر طرفداران تفسیر کپنهاگ وجود داشته است، و کمترین دلیل برای این امر، سقوط آنی بسیار مرموز تابع موج در طول اندازه گیری است. آزمایش فکری معروف اروین شرودینگر با گربه بیچاره فقط برای نشان دادن پوچ بودن این پدیده طراحی شد.

بنابراین، ما محتوای آزمایش را به یاد می آوریم. یک گربه زنده، یک آمپول سم و مکانیزمی که می تواند سم را در یک لحظه تصادفی وارد عمل کند در یک جعبه سیاه قرار می گیرد. مثلاً یک اتم رادیواکتیو که تجزیه آن آمپول را می شکند. زمان دقیق فروپاشی اتم مشخص نیست. فقط نیمه عمر مشخص است: زمانی که در طی آن پوسیدگی با احتمال 50٪ رخ می دهد.

به نظر می رسد که برای یک ناظر خارجی، گربه در داخل جعبه به طور همزمان در دو حالت وجود دارد: یا زنده است، اگر همه چیز خوب پیش برود، یا مرده، اگر پوسیدگی رخ داده باشد و آمپول شکسته شده باشد. هر دوی این حالت‌ها با عملکرد موج گربه توصیف می‌شوند، که در طول زمان تغییر می‌کند: هر چه دورتر باشد، احتمال بیشتری وجود دارد که واپاشی رادیواکتیو قبلاً اتفاق افتاده باشد. اما به محض باز شدن جعبه، تابع موج فرو می ریزد و ما بلافاصله نتیجه آزمایش فلایر را می بینیم.

معلوم می شود که تا زمانی که ناظر جعبه را باز نکند، گربه برای همیشه در مرز بین زندگی و مرگ تعادل برقرار می کند و تنها اقدام ناظر سرنوشت او را تعیین می کند. این همان پوچی است که شرودینگر به آن اشاره کرد.

پراش الکترون

بر اساس نظرسنجی از فیزیکدانان برجسته که توسط نیویورک تایمز انجام شد، آزمایش پراش الکترون که در سال 1961 توسط کلاوس جنسون انجام شد، به یکی از زیباترین آزمایشات در تاریخ علم تبدیل شد. ذات آن چیست؟

منبعی وجود دارد که جریانی از الکترون ها را به سمت صفحه عکاسی صفحه نمایش ساطع می کند. و مانعی بر سر راه این الکترون ها وجود دارد - یک صفحه مسی با دو شکاف. اگر الکترون ها را فقط به صورت توپ های باردار کوچک نمایش دهیم، چه نوع تصویری را می توان روی صفحه نمایش انتظار داشت؟ دو نوار نورانی در مقابل شکاف ها.

در واقعیت، الگوی بسیار پیچیده‌تری از نوارهای سیاه و سفید متناوب روی صفحه ظاهر می‌شود. واقعیت این است که هنگام عبور از شکاف ها، الکترون ها نه مانند ذرات، بلکه مانند امواج رفتار می کنند (درست مانند فوتون ها، ذرات نور می توانند به طور همزمان موج باشند). سپس این امواج در فضا برهم کنش می‌کنند، جایی ضعیف می‌شوند و در جایی یکدیگر را تقویت می‌کنند و در نتیجه تصویر پیچیده‌ای از نوارهای روشن و تاریک متناوب روی صفحه ظاهر می‌شود.

در این حالت، نتیجه آزمایش تغییر نمی کند و اگر الکترون ها نه در یک جریان پیوسته، بلکه یک به یک از شکاف عبور کنند، حتی یک ذره می تواند همزمان موج باشد. حتی یک الکترون می‌تواند همزمان از دو شکاف عبور کند (و این یکی دیگر از مفاد مهم تفسیر کپنهاگ از مکانیک کوانتومی است - اجسام می‌توانند به طور همزمان هم ویژگی‌های مادی «معمول» و هم ویژگی‌های موج عجیب و غریب خود را نشان دهند).

اما در مورد ناظر چطور؟ با وجود این واقعیت که با او داستان پیچیده از قبل پیچیده تر شد. هنگامی که در چنین آزمایشاتی، فیزیکدانان سعی کردند با کمک ابزارهایی درست کنند که در واقع الکترون از طریق آن شکاف می گذرد، تصویر روی صفحه به طور چشمگیری تغییر کرد و "کلاسیک" شد: دو ناحیه روشن در مقابل شکاف ها و بدون نوار متناوب.

به نظر می‌رسید که الکترون‌ها نمی‌خواستند ماهیت موجی خود را زیر نگاه ناظر نشان دهند. مطابق میل غریزی او برای دیدن یک تصویر ساده و قابل درک. عارف؟ توضیح بسیار ساده تری وجود دارد: هیچ مشاهده ای از سیستم بدون تأثیر فیزیکی روی آن انجام نمی شود. اما کمی بعد به این موضوع باز خواهیم گشت.

فولرن گرم شده

آزمایش‌های مربوط به پراش ذرات نه تنها روی الکترون‌ها، بلکه بر روی اجسام بسیار بزرگ‌تر نیز انجام شد. برای مثال، فولرن‌ها مولکول‌های بزرگ و بسته‌ای هستند که از ده‌ها اتم کربن تشکیل شده‌اند (برای مثال، فولرنی از شصت اتم کربن از نظر شکل بسیار شبیه به توپ فوتبال است: یک کره توخالی که از پنج و شش ضلعی دوخته شده است).

اخیراً گروهی در دانشگاه وین به رهبری پروفسور زایلینگر سعی کرده اند عنصری از مشاهده را در چنین آزمایشاتی وارد کنند. برای انجام این کار، مولکول های فولرن متحرک را با پرتو لیزر تابش کردند. پس از آن، مولکول ها با تأثیر خارجی گرم شدند و شروع به درخشش کردند و بنابراین به ناچار جای خود را در فضا برای ناظر آشکار کردند.

همراه با این نوآوری، رفتار مولکول ها نیز تغییر کرده است. قبل از شروع نظارت کامل، فولرن ها با موفقیت کاملاً موانع را دور زد (خواص موجی را نشان داد) مانند الکترون های نمونه قبلی که از یک صفحه مات عبور می کردند. اما بعداً با ظهور ناظر، فولرن ها آرام شدند و مانند ذرات ماده کاملاً قانونمند رفتار کردند.

بعد خنک کننده

یکی از معروف ترین قوانین جهان کوانتومی اصل عدم قطعیت هایزنبرگ است: تعیین موقعیت و سرعت یک جسم کوانتومی به طور همزمان غیرممکن است. هرچه تکانه یک ذره را با دقت بیشتری اندازه گیری کنیم، با دقت کمتری می توانیم موقعیت آن را اندازه گیری کنیم. اما عملکرد قوانین کوانتومی، که در سطح ذرات ریز عمل می‌کنند، معمولاً در دنیای اجسام ماکرو بزرگ ما نامحسوس است.

بنابراین، آزمایش‌های اخیر گروه پروفسور شواب از ایالات متحده بسیار ارزشمندتر است، که در آن اثرات کوانتومی نه در سطح الکترون‌ها یا مولکول‌های فولرن یکسان (قطر مشخصه آنها حدود 1 نانومتر است)، بلکه در یک نشان داده شد. جسم کمی ملموس تر - یک نوار آلومینیومی کوچک.

این نوار از دو طرف ثابت شده بود به طوری که وسط آن در حالت معلق قرار می گرفت و می توانست تحت تأثیر خارجی ارتعاش کند. علاوه بر این، در کنار نوار دستگاهی قرار داشت که می توانست موقعیت خود را با دقت بالایی ثبت کند.

در نتیجه، آزمایش‌کنندگان دو اثر جالب را کشف کردند. اولاً، هر اندازه گیری موقعیت جسم، مشاهده نوار بدون اثری برای آن رد نمی شود - پس از هر اندازه گیری، موقعیت نوار تغییر می کند. به طور کلی، آزمایش‌کنندگان مختصات نوار را با دقت زیادی تعیین کردند و در نتیجه، طبق اصل هایزنبرگ، سرعت آن و در نتیجه موقعیت بعدی را تغییر دادند.

ثانیا، که در حال حاضر کاملا غیر منتظره است، برخی از اندازه گیری ها نیز منجر به خنک شدن نوار شد. معلوم می شود که مشاهده گر تنها با حضور خود می تواند ویژگی های فیزیکی اشیاء را تغییر دهد. کاملاً باورنکردنی به نظر می رسد، اما به اعتبار فیزیکدانان، بیایید بگوییم که آنها ضرر نکرده اند - اکنون گروه پروفسور شواب به این فکر می کنند که چگونه اثر کشف شده را در خنک کردن مدارهای الکترونیکی اعمال کنند.

ذرات انجماد

همانطور که می دانید، ذرات رادیواکتیو ناپایدار در جهان نه تنها به خاطر آزمایش بر روی گربه ها، بلکه به تنهایی نیز تجزیه می شوند. علاوه بر این، هر ذره با طول عمر متوسط ​​مشخص می شود، که به نظر می رسد، می تواند تحت نگاه ناظر افزایش یابد.

این اثر کوانتومی اولین بار در دهه 1960 پیش‌بینی شد و تأیید تجربی درخشان آن در مقاله‌ای که در سال 2006 توسط گروه برنده جایزه نوبل فیزیک ولفگانگ کترل از مؤسسه فناوری ماساچوست منتشر شد، ظاهر شد.

در این کار، ما فروپاشی اتم‌های روبیدیم برانگیخته ناپایدار (تجزیه به اتم‌های روبیدیم در حالت پایه و فوتون‌ها) را مطالعه کردیم. بلافاصله پس از آماده سازی سیستم، تحریک اتم ها شروع به مشاهده شد - آنها توسط یک پرتو لیزر روشن شدند. در این مورد، مشاهده در دو حالت انجام شد: پیوسته (پالس های نوری کوچک دائماً به سیستم وارد می شوند) و پالسی (سیستم هر از گاهی با پالس های قوی تر تابش می شود).

نتایج به‌دست‌آمده با پیش‌بینی‌های نظری مطابقت بسیار خوبی دارد. اثرات نور خارجی واقعاً تجزیه ذرات را کاهش می دهد، گویی آنها را به حالت اولیه خود باز می گرداند، به دور از حالت پوسیدگی. در این مورد، میزان تأثیر برای دو رژیم مورد مطالعه نیز با پیش‌بینی‌ها منطبق است. و حداکثر عمر اتم های روبیدیم برانگیخته ناپایدار 30 برابر افزایش یافت.

مکانیک کوانتومی و آگاهی

الکترون‌ها و فولرن‌ها ویژگی‌های موجی خود را نشان نمی‌دهند، صفحات آلومینیومی سرد می‌شوند و ذرات ناپایدار در فروپاشی خود منجمد می‌شوند: تحت نگاه قادر مطلق یک ناظر، جهان در حال تغییر است. چه چیزی مدرکی دال بر دخالت ذهن ما در کار دنیای اطراف نیست؟ پس شاید کارل یونگ و ولفگانگ پاولی (فیزیکدان اتریشی، برنده جایزه نوبل، یکی از پیشگامان مکانیک کوانتومی) درست گفته اند که قوانین فیزیک و آگاهی را باید مکمل هم در نظر گرفت؟

اما پس تنها یک قدم تا تشخیص وظیفه باقی مانده است: کل جهان اطراف جوهر ذهن ماست. عجیب و غریب؟ اینشتین در مورد اصول مکانیک کوانتومی توضیح داد: «آیا واقعاً فکر می‌کنید که ماه فقط زمانی وجود دارد که به آن نگاه می‌کنید؟» سپس بیایید دوباره تلاش کنیم تا به فیزیکدانان مراجعه کنیم. علاوه بر این، در سال‌های اخیر، آنها کمتر و کمتر از تفسیر کپنهاگی مکانیک کوانتومی با فروپاشی مرموز آن از یک موج تابعی خشنود هستند، که با یک اصطلاح کاملاً معمولی و قابل اعتماد دیگر جایگزین می‌شود - ناپیوستگی.

نکته اینجاست - در تمام آزمایش‌های توصیف شده با مشاهده، آزمایش‌کنندگان به ناچار روی سیستم تأثیر گذاشتند. با لیزر روشن شد، ابزار اندازه گیری نصب شد. و این یک اصل کلی و بسیار مهم است: شما نمی توانید یک سیستم را مشاهده کنید، ویژگی های آن را بدون تعامل با آن اندازه گیری کنید. و در جایی که تعامل وجود دارد، تغییر در خواص وجود دارد. مخصوصاً وقتی که اجسام کوانتومی عظیمی با یک سیستم کوانتومی کوچک تعامل دارند. بنابراین بی طرفی ابدی بودایی ناظر غیرممکن است.

این دقیقاً همان چیزی است که اصطلاح "decoherence" را توضیح می دهد - یک فرآیند غیرقابل برگشت از نقطه نظر نقض ویژگی های کوانتومی یک سیستم در هنگام تعامل با یک سیستم بزرگ دیگر. در طی چنین تعاملی، سیستم کوانتومی ویژگی های اصلی خود را از دست می دهد و کلاسیک می شود، از سیستم بزرگ "اطاعت" می کند. این پارادوکس گربه شرودینگر را توضیح می دهد: گربه سیستم بزرگی است که به سادگی نمی توان آن را از جهان جدا کرد. خود تنظیم آزمایش فکری کاملاً صحیح نیست.

در هر صورت، در مقایسه با واقعیت به عنوان یک عمل ایجاد آگاهی، ناهماهنگی بسیار آرام تر به نظر می رسد. حتی شاید خیلی آرام. به هر حال، با این رویکرد، کل دنیای کلاسیک به یک اثر ناهمدوسی بزرگ تبدیل می‌شود. و به گفته نویسندگان یکی از جدی‌ترین کتاب‌ها در این زمینه، جملاتی مانند «هیچ ذره‌ای در جهان وجود ندارد» یا «زمانی در سطح بنیادی وجود ندارد» نیز منطقاً از چنین رویکردهایی ناشی می‌شود.

ناظر خلاق یا ناهماهنگی همه کاره؟ شما باید بین دو بد یکی را انتخاب کنید. اما به یاد داشته باشید - اکنون دانشمندان بیشتر و بیشتر متقاعد می شوند که اثرات کوانتومی بسیار بدنام زیربنای فرآیندهای فکری ما هستند. بنابراین جایی که مشاهده به پایان می رسد و واقعیت آغاز می شود - هر یک از ما باید انتخاب کنیم.

موضوعاتی وجود دارد که نوشتن در آنها لذت بخش است. صد هزار نویسنده قبلاً قبل از شما درباره فناوری اطلاعات نوشته‌اند، صد هزار نویسنده بعد از آن درباره فناوری اطلاعات خواهند نوشت، اما هنوز هم خواننده‌ای وجود خواهد داشت که برای اولین بار فناوری اطلاعات را می‌خواند. در این مورد، در مورد مکانیک کوانتومی صحبت خواهیم کرد. صبر کنید، لطفا به پورتال دیگری نروید! نگران نباشید که مشکلاتی پیش بیاید، ما خودمان را فقط به نقش متوسط ​​یک ناظر بیرونی محدود می کنیم. و باور کنید اصلا سخت نیست.

مهمترین چیز در یک آزمایش چیست؟ لوازم خانگی؟ آمادگی نظری؟ دستیار هوشمند؟ نه دوستان تنها چیزی که هیچ آزمایشی بدون آن نمی تواند انجام دهد آزمایشگر است. اگر وجود نداشته باشد، آزمایشی وجود ندارد. تا زمانی که ناظری ظاهر شود که نتیجه آزمایش را با چشم کنجکاو خود تماشا می کند و نتایج آن را با دستان ماهرانه ثابت می کند، آنچه اتفاق می افتد آزمایشی نیست.

اما معلوم می‌شود که صرف حضور یک ناظر در طول آزمایش، روند آزمایش را مختل می‌کند، وضعیت سیستم مورد مطالعه را تغییر می‌دهد و باعث می‌شود که رویدادها در جهت دیگری توسعه یابند. و ما سعی خواهیم کرد بفهمیم که مکانیک کوانتومی چگونه چنین پیامدی از دخالت ناظر در واقعیت فیزیکی آزمایش را با استفاده از پنج مثال کلاسیک ارزیابی می کند.

مثال اول: "گربه شرودینگر"

نمونه کتاب درسی که روی دندان ها چسبیده بود: «گربه شرودینگر». جعبه شرودینگر (اروین شرودینگر) در یک سیاه مهر و موم شده (بله، تفاوت واقعی آن در چه رنگی است!) یک گربه شرطی (خیالی)، یک آمپول با سم و یک ماشه هسته ای را پنهان می کند. این دستگاه در هر زمانی می تواند آمپول را بشکند و حیوان را از بین ببرد. ممکن است بگویید یک آزمایش سرگرم کننده و حق با شماست. تنها بهانه ای که می تواند افتخار دانشمند اتریشی را حفظ کند این است که این تجربه صرفاً نظری است و برای نشان دادن منطق تفکر فیزیکدان است.

مکانیسم ماشه در یک لحظه تصادفی می تواند یک اتم رادیواکتیو را آزاد کند که فروپاشی آن ویال سم را می شکند. زمان دقیق پوسیدگی داده نشده است. ناظر فقط نیمه عمر را می داند، یعنی مدت زمانی که در طی آن پوسیدگی رخ می دهد با احتمال "پنجاه و پنجاه" - 50 تا 50. بنابراین، با مشاهده یک جعبه بسته، متوجه می شویم که یک گربه در داخل خود سیستم بسته به طور همزمان در دو حالت وجود دارد: او یا زنده است یا مرده. هر دوی این حالت ها را می توان با تابع موج گربه (زنده-مرده) توصیف کرد که در طول زمان تغییر می کند. هر چه از مرحله اولیه دورتر شویم (گربه قطعا زنده است)، احتمال اینکه آمپول قبلا شکسته شده باشد و آزمایش به پایان رسیده است (گربه مرده است) بیشتر می شود.

اما فقط با باز کردن جعبه می توانید مطمئن شوید که آزمایش به پایان رسیده است. بنابراین، تا زمانی که ناظر به سیستم بسته نفوذ نکرده باشد، احتمال زنده بودن گربه باقی می ماند، اگرچه دائماً به سمت صفر میل می کند. بنابراین، گربه می تواند برای همیشه در آستانه مرگ و زندگی تعادل داشته باشد، تا زمانی که سرنوشت آن توسط دانشمندی که از ایستادن بالای یک جعبه بسته خسته شده است تعیین شود. و تنها پس از آن سقوط تابع موج رخ می دهد و تنها یکی از گزینه های متعدد تحقق می یابد.

این به اصطلاح کپنهاگی تفسیر علم به نام "مکانیک کوانتومی" است. تعیین دقیق وضعیت هر سیستم تنها با مشاهده امکان پذیر است. و ناظر با حضور صرف خود نتیجه مطالعه را تغییر می دهد. این همان لحظه مرموز است که شرودینگر به آن اشاره کرد.

مثال دوم: انجماد-ذره

در دهه 60 قرن گذشته، یک اثر کوانتومی پیش‌بینی شد که بعداً توسط گروهی از دانشمندان به رهبری برنده جایزه نوبل ولفگانگ کترله در عمل ثابت شد. محققان با مطالعه فروپاشی اتم‌های روبیدیم برانگیخته به اتم‌های مشابه در حالت پایدار و فوتون‌ها، تأثیر واضح ناظر را بر نتیجه آزمایش ثبت کردند.

یک ذره رادیواکتیو ناپایدار طول عمر متوسطی دارد که در صورت نظارت دقیق می تواند افزایش یابد. بنابراین، پس از شروع آزمایش، دانشمندان شروع به مشاهده فروپاشی اتم ها در دو حالت مختلف کردند: پیوسته (سیستم دائماً با شار نور ضعیفی که تغییرات را ثبت می کرد تابش می کرد) و پالسی (پرتوی نور قوی تر، اما کوتاه به طور دوره ای وارد سیستم شد).

نتیجه به دست آمده بسیار جالب بود. اثرات نور خارجی بر روی سیستم، تجزیه ذرات را کند کرد و آنها را به حالت اولیه خود بازگرداند. عمر اتم های روبیدیم برانگیخته، که به سرعت تجزیه می شوند، می تواند ده برابر افزایش یابد. این اثر با نام رمز "freeze-particle" وارد تاریخ علم شد.

مثال سوم: "دوگانگی الکترونیکی"

یکی از زیباترین آزمایشات در تاریخ فیزیک کوانتومی به عنوان آزمایشی با پراش الکترون است که در سال 1961 انجام شد. ماهیت آزمایش به شرح زیر بود: یک صفحه مسی با دو شکاف در مسیر جریان الکترون در حال پرواز به پایان عکس نصب شد.

اگر پرتو الکترونی را به صورت گروهی از توپ‌های باردار کوچک تصور کنیم، می‌توان انتظار داشت دو نوار روی صفحه در مقابل یکی و شکاف دیگر وجود داشته باشد. اما در واقع، تصویر متفاوتی بر روی صفحه ظاهر شد - گورخری با پیکربندی پیچیده، متشکل از نوارهای روشن و تاریک متناوب و روی هم قرار گرفته اند. نتیجه آزمایش تغییر نکرد حتی اگر ذرات نه در یک جریان پیوسته، بلکه یک به یک از طریق شکاف فرستاده شوند. هر یک از الکترون ها در آن لحظه عملکرد موجی خود را نشان دادند و می توانستند به طور همزمان از دو شکاف عبور کنند.

اما این فقط نیمه اول آزمایش بود. هنگامی که فیزیکدانان تلاش کردند تا نتیجه را ثابت کنند، تصویر روی صفحه بلافاصله کلاسیک شد - دو نوار در مقابل شکاف‌های صفحه مسی و بدون گورخر "عجیب". در مقابل چشمان ناظر، الکترون ها جزء موج خود را از دست دادند و تصویری آشنا برای دانش آموز راهنمایی نشان دادند. حضور ناظر بر روی سیستم تأثیر داشت و به طور خودکار نتایج مشاهده را تغییر داد.

مثال 4: "بعضی از مردم آن را داغ دوست دارند..."

علاوه بر الکترون‌ها، مولکول‌های بزرگی که از چند ده اتم کربن (فولرین‌ها) تشکیل شده‌اند، اغلب به عنوان خوکچه هندی عمل می‌کنند. فولرن ها که از شش دوجین اتم تشکیل شده است، شبیه یک توپ فوتبال واقعی است که از شش ضلعی دوخته شده است. با این عناصر بزرگ، آزمایش‌هایی روی پراش انجام می‌شود، مشابه آزمایش‌هایی که روی الکترون‌ها گذاشته می‌شود.

چندی پیش، دانشمندان گروه وین پروفسور آنتون زایلینگر جرأت کردند تا یک "عنصر مشاهده گر" را به این تجربه اضافه کنند. در طول این مطالعه، آزمایش‌کنندگان فولرن‌های متحرک را با تابش لیزر بمباران کردند. مولکول ها توسط تأثیرات خارجی گرم شده و در فضای مورد مطالعه می درخشیدند و در نتیجه مکان خود را آشکار می کردند.

همزمان با شروع درخشش، رفتار ذرات نیز تغییر کرد. اگر در "تاریکی"، بدون حضور ناظر، فولرن ها به دقت موانع را دور می زدند، که خواص موجی خود را نشان می داد، پس با ظهور "تماشاگر"، ذرات شروع به رفتار مانند اجسام جامد با تمام ویژگی های رفتاری بعدی کردند. شناخته شده از فیزیک کلاسیک.

مثال پنجم: "... و برخی سردتر هستند"

اما جالب‌ترین راز فیزیک کوانتومی، راز اصل عدم قطعیت هایزنبرگ (ورنر کارل هایزنبرگ) است. در یک ارائه محبوب، به نظر می رسد این است: تعیین موقعیت و سرعت یک جسم کوانتومی به طور همزمان غیرممکن است. به این معنا که هر چه تکانه یک ذره بنیادی را با دقت بیشتری اندازه گیری کنیم، با دقت کمتری می توانیم تعیین کنیم که در آن لحظه کجاست. البته این امر در دنیای اجسام بزرگ به خوبی قابل اجرا نیست و به طور کلی مشخص نیست که چه چیزی می تواند از این موضوع حتی در سطح ابتدایی نتیجه بگیرد.

آزمایش گروهی به رهبری پروفسور شواب (کیث شواب) به عدم قطعیت کلاسیک هایزنبرگ تند و تیز افزود. دانشمندان با قرار دادن یک نوار آلومینیومی ریز در مسیر ریزذرات، دستگاهی را به هم متصل کردند که قادر بود موقعیت آن را با بالاترین دقت ثبت کند. و سپس به دو نتیجه جالب رسیدیم. ابتدا، هر اندازه گیری جدید از جسم، موقعیت صفحه را تغییر می داد. این دستگاه بسیار دقیق مختصات نوار را تعیین کرد و در نتیجه سرعت آن و در نتیجه موقعیت بعدی در فضا را تغییر داد.

اما اگر اکتشاف اول با اصل عدم قطعیت پیش‌بینی شده بود، کشف دوم برای همه شگفت‌انگیز بود. اندازه گیری هایی که دانشمندان انجام دادند منجر به خنک شدن نوار شد. یعنی ناظر با حضور محض خود ویژگی های فیزیکی جسم را تغییر می دهد. در این مورد، درجه حرارت. فوراً یک استفاده عملی از این اثر پیدا شد: اکنون پروفسور شواب به این فکر می کند که چگونه از این پدیده برای خنک کردن پیچیده ترین ریزمدارها استفاده کند.

P.S.:این احساس که دنیا فقط زمانی وجود دارد که شما به آن نگاه می کنید، حتی انیشتین بزرگ را نیز ملاقات کرد. اما او به ما اطمینان داد که اینطور نیست. به راستی، ناظر ماه چگونه می تواند بر خود ماه تأثیر بگذارد؟ خوب، اگر در واقع، هر آنچه در اطراف ما اتفاق می افتد، فقط زاییده تخیل ما باشد، چه؟ و به محض اینکه ما به خواب برویم، جهان ناپدید می شود. یا کسانی که می گویند قوانین فیزیک جهان و قوانین درک این جهان (روان) را باید مکمل یکدیگر دانست، باز هم درست هستند؟ مانند دو بخش از یک دکترین بزرگ.

یا به طور کلی همان علم است؟ و به آن فیزیک می گویند. زیرا در مقایسه با فیزیک، هر چیز دیگری چیزی جز جمع آوری تمبر نیست.

سرمقاله. آیا به علم علاقه دارید؟ به موزه علم و فناوری محبوب کیف بیایید.

اسرار فیزیک کوانتومی را نیز می توان به تعداد مصنوعات ناشناخته ساختار مدرن جهان نسبت داد. ساخت یک تصویر مکانیکی از فضای اطراف را نمی توان با تکیه بر دانش سنتی نظریه کلاسیک فیزیک کامل کرد. علاوه بر نظریه فیزیکی کلاسیک، دیدگاه هایی در مورد سازماندهی ساختار واقعیت فیزیکی، به شدت تحت تأثیر نظریه میدان های الکترومغناطیسی است که برای اولین بار توسط ماکسول ساخته شد. می توان ادعا کرد که در آن زمان بود که مرحله رویکرد کوانتومی در فیزیک مدرن فراهم شد.

این یک مرحله جدید در شکل گیری نظریه کوانتومی بود و با جامعه علمی تکان دهنده، کارهای تحقیقاتی فیزیکدان مشهور تجربی - ماکس پلانک. انگیزه اصلی توسعه فیزیک کوانتومی آغاز شد و با تلاش برای حل یک مشکل علمی، مطالعه امواج الکترومغناطیسی مشخص شد.

مفهوم کلاسیک جوهر فیزیکی یک ماده اجازه نمی دهد که تغییر در بسیاری از خواص غیر از خواص مکانیکی توجیه شود. ماده مورد بررسی از قوانین کلاسیک فیزیک پیروی نمی کرد، این امر مشکلات جدیدی را برای تحقیق ایجاد کرد و تحقیقات علمی را مجبور کرد.

پلانک از تفسیر کلاسیک نظریه علمی که به طور کامل واقعیت پدیده‌های در حال وقوع را منعکس نمی‌کرد، فاصله گرفت و دیدگاه خود را ارائه کرد و در مورد گسستگی تابش انرژی توسط اتم‌های ماده فرضیه‌ای را مطرح کرد. این رویکرد حل بسیاری از نقاط توقف نظریه کلاسیک الکترومغناطیس را ممکن کرد. تداوم فرآیندهای زیربنایی بازنمایی قوانین فیزیکی اجازه انجام محاسبات را نمی دهد، نه تنها با یک خطای مصالحه، بلکه گاهی اوقات ماهیت پدیده ها را منعکس نمی کند.

نظریه کوانتومی پلانک، که بر اساس آن بیان می‌شود که اتم‌ها فقط در بخش‌های جداگانه قادر به انتشار انرژی الکترومغناطیسی هستند و همانطور که قبلاً گفته شد، در مورد تداوم فرآیند، امکان تغییر توسعه فیزیک به عنوان یک نظریه کوانتومی وجود دارد. از فرآیندها نظریه جسمی بیان می کرد که انرژی دائما تابش می شود و این تضاد اصلی بود.

با این حال، اسرار فیزیک کوانتومی تا پایه های اصلی کشف نشده باقی مانده است. فقط آزمایش های پلانک امکان ایجاد ایده ای در مورد پیچیدگی ساختار دنیای اطراف و سازماندهی ماده را فراهم کرد، اما به ما اجازه نداد که در نهایت همه "و" را نقطه گذاری کنیم. این واقعیت ناقص بودن، ادامه کار بر روی توسعه تحقیقات کوانتومی نظری توسط دانشمندان زمان ما را ممکن می سازد.

مقالات بیشتر در این زمینه:

• 9 آوریل 2012 -- (0)
  اینشتین در تلاش برای مقایسه اختلاف نظرها در مبانی مکانیک کلاسیک به این نتیجه رسید که سایر اصول فیزیک کوانتومی بر اساس ثبات سرعت نور و ... نیاز به تایید دارند.
• 26 مارس 2012 -- (2)
  روزی ذخایر نفت و فلزات در سیاره ما تمام خواهد شد و ما باید به دنبال منابع طبیعی دیگری برای غذا برای تمدن خود باشیم. و سپس سازمان های بیولوژیکی می توانند به کمک ما بیایند ...
• 11 مارس 2012 -- (4)
  این ساختمان یک حلقه بسته غول پیکر از پانل های فتوولتائیک است. طول آن تقریباً 11000 کیلومتر و عرض آن 400 کیلومتر است. دانشمندان قصد ساختن ...
• 11 آوریل 2012 -- (0)
  همانطور که می دانید، آمریکایی ها منطقه متناسب با ایالت پنسیلوانیا را به آسفالت رساندند. چند سال پیش، حتی در وحشیانه ترین رویاهایمان، نمی توانستیم تصور کنیم که به جای بتن می توانیم...

زندگی خارق‌العاده‌ترین پدیده در جهان قابل مشاهده است. اما زندگی چگونه آغاز شد؟ حتی در عصر شبیه سازی و زیست شناسی مصنوعی، یک حقیقت قابل توجه باقی می ماند: هیچ کس هنوز موفق به ایجاد یک موجود زنده از مواد کاملاً بی جان نشده است. زندگی فقط از زندگی برمی خیزد. معلوم می شود که ما هنوز برخی از مؤلفه های اساسی آن را از دست می دهیم؟ مانند کتاب «ژن خودخواه» ریچارد داوکینز، که دیدگاه جدیدی در مورد فرآیند تکامل ارائه کرد، Life on the Edge نیز درک ما را از نیروهای محرک اصلی این جهان تغییر می دهد. در آن، نویسندگان هر دو آخرین داده های تجربی و اکتشافات از لبه برش علم را بررسی می کنند، و این کار را به شیوه ای منحصر به فرد قابل درک انجام می دهند. جیم الخلیلی و جانجو مک فادن در مورد قطعه گمشده مکانیک کوانتومی صحبت می کنند. پدیده ای که زیربنای این اسرارآمیزترین علوم است.

کتاب:

ما به زودی به فوتون و درخت باز می گردیم و درمی یابیم که چگونه آنها با دنیای کوانتومی ارتباط دارند، اما ابتدا اجازه دهید نگاهی به یک آزمایش شگفت آور ساده بیندازیم که رمز و راز دنیای کوانتومی را برجسته می کند. در حالی که ما تمام تلاش خود را می کنیم تا منظور از عباراتی مانند "برهم نهی کوانتومی" را تا حد امکان واضح توضیح دهیم، هیچ چیز واضح تر از آزمایش معروف دو شکافی که در زیر توضیح داده شده است وجود ندارد.

آزمایش با دو شکاف به سادگی و به طور کامل نشان می دهد که همه چیز در دنیای کوانتومی به طور متفاوتی چیده شده است. ذرات هنگام انتشار در فضا می توانند مانند امواج رفتار کنند و گاهی اوقات امواج می توانند خواص ذرات را به خود بگیرند. ما قبلاً در مورد دوگانگی موج-ذره صحبت کرده ایم: در مقدمه به عنوان ویژگی توصیف شده است که به دلیل آن روشن می شود که خورشید چگونه انرژی تولید می کند. در فصل 3، به این موضوع پرداختیم که چگونه ویژگی‌های موجی الکترون‌ها و پروتون‌ها به آنها اجازه می‌دهد بر موانع انرژی در ساختار آنزیم‌ها غلبه کنند. در این فصل، یاد خواهید گرفت که دوگانگی موج-ذره بر مهم ترین واکنش های بیوشیمیایی در بیوسفر نیز تأثیر می گذارد: تبدیل هوا، آب و نور به گیاهان، میکروارگانیسم ها، و به طور غیرمستقیم، همه ما. اما ابتدا باید درک کنیم که چگونه این ایده جسورانه که ذرات می توانند در بیش از یک مکان در یک زمان باشند توسط ساده ترین، ظریف ترین و در عین حال جاه طلبانه ترین آزمایشات تاریخ پشتیبانی می شود: یکی از این آزمایش ها، طبق گفته ریچارد فاینمن، "در قلب مکانیک کوانتومی نهفته است".

با این حال، من باید به شما هشدار دهم که آنچه در اینجا شرح داده شده است برای شما غیرممکن به نظر می رسد و ممکن است فکر کنید که باید راه منطقی تری برای توضیح آنچه در حال رخ دادن است وجود داشته باشد. شاید تعجب کنید که راز این ترفند جادویی چیست؟ یا می توانید نتیجه بگیرید که این تجربه یک حدس و گمان نظری خالص است که توسط دانشمندانی ساخته شده است که فاقد تخیل برای درک عملکرد طبیعت هستند. اما هیچ یک از این توضیحات درست نیست. تجربه دو شکاف توضیح (مشترک) ندارد، اما واقعی است و هزاران بار تکرار شده است.

ما آزمایش را در سه مرحله شرح خواهیم داد. دو مورد اول به شرح شرایط می پردازند تا بتوانید از نتایج غیرقابل درک مرحله سوم، اصلی، قدردانی کنید.

ابتدا پرتوی از نور تک رنگ (متشکل از امواج همرنگ، یعنی امواجی با طول یکسان) به صفحه ای با دو شکاف باریک هدایت می شود که اجازه می دهد مقداری نور از هر دو شکاف به صفحه دوم عبور کند (شکل 1). 4.1).

برنج. 4.1.آزمایش دو شکاف، مرحله 1 هنگامی که نور تک رنگ (دارای طول موج مشخصی) به دو شکاف فرستاده می شود، هر شکاف به عنوان یک منبع نور جدید در سمت دیگر عمل می کند. به دلیل ماهیت موجی، نور پس از عبور از هر شکاف منتشر می شود (پراکنده می شود) به طوری که امواج دایره ای شکل روی هم قرار گرفته و بر یکدیگر اثر می گذارند و نوارهای تیره و روشنی را در صفحه پشت تشکیل می دهند.

با کنترل دقیق عرض شکاف ها، فاصله بین آنها و فاصله بین دو صفحه نمایش، می توانیم دنباله ای از حاشیه های روشن و تیره را در صفحه دوم ایجاد کنیم که به عنوان الگوی تداخل شناخته می شود.

الگوهای تداخل نمودارهای موجی هستند و در هر رسانه موجی به راحتی قابل مشاهده هستند. یک سنگ را روی سطح حوض پرتاب کنید و خواهید دید که یک سری امواج مدور متحدالمرکز از نقطه پاشش تابش می کنند. دو سنگ را در یک حوض پرتاب کنید و هر کدام امواج متحدالمرکز خود را تشکیل می دهند. در جایی که امواج دو سنگ با هم همپوشانی دارند، یک الگوی تداخلی خواهید دید (شکل 4.2).

برنج. 4.2.تداخل موج سازنده و مخرب

در جایی که اوج یک موج با حداقل نقطه موج دیگر برخورد می کند، یکدیگر را خنثی می کنند و در نتیجه هیچ موجی در آن نقطه ایجاد نمی شود. به این پدیده تداخل مخرب می گویند. برعکس، در جایی که دو قله یا دو نقطه حداقل به هم می رسند، یکدیگر را تقویت می کنند و یک موج دوگانه ایجاد می کنند: این پدیده تداخل سازنده نامیده می شود. الگوی مشابهی از فروپاشی و تقویت موج را می توان در هر رسانه موجی مشاهده کرد. توماس یانگ، فیزیکدان انگلیسی، تداخل پرتوهای نور را در نسخه اولیه آزمایش دو شکافی که بیش از 200 سال پیش انجام شد، نشان داد. نتیجه او و بسیاری از دانشمندان دیگر را متقاعد کرد که نور در واقع یک موج است.

تداخلی که در آزمایش شکاف دوگانه می بینیم، در درجه اول به مسیری بستگی دارد که امواج نور از شکاف طی می کنند و سپس منتشر می شوند، ویژگی امواج به نام پراش. بنابراین، پرتوهای ساطع شده از شکاف ها با هم همپوشانی دارند و قبل از رسیدن به صفحه عقب، همدیگر را جذب می کنند، درست مانند امواج روی آب. در نقاط خاصی از صفحه، امواج نوری که از دو شکاف ساطع می‌شوند، وارد فازی می‌شوند که در آن قله‌ها و فرورفتگی‌ها متناوب می‌شوند، یا به این دلیل که مسافت یکسانی را تا صفحه پیموده‌اند یا به این دلیل که تفاوت در مسافتی که طی کرده‌اند مضرب است. فاصله بین قله های آنها در این حالت، اوج و پایین امواج با هم ترکیب می شوند و حتی نقاط بالاتر و پایین تر را تشکیل می دهند. این پدیده را تداخل سازنده می نامند. هنگامی که امواج لایه لایه می شوند، نور با شدت بالا و در نتیجه یک نوار روشن روی صفحه تشکیل می شود. اما در نقاط دیگر نور دو شکاف از فاز خارج می شود و بالاترین نقطه یک موج با پایین ترین نقطه موج دیگر برخورد می کند. در این نقاط، امواج یکدیگر را خنثی می کنند، که منجر به تشکیل یک نوار تاریک روی صفحه می شود - تداخل مخرب. بین این دو حد، ترکیب نه کاملاً «در فاز» است و نه «خارج از فاز» و مقداری نور باقی می‌ماند. بنابراین، ما روی صفحه نمایش دنباله ای دقیق از راه راه های روشن و تاریک نیست، بلکه یک تغییر آرام در شدت بین حداکثر و حداقل نقاط در الگوی تداخل را می بینیم. این تغییر منظم موجی صاف در شدت، یک شاخص کلیدی از پدیده موج است. مثالی در مورد امواج صوتی وجود دارد: یک نوازنده هنگام کوک کردن یک ساز، به ضرباتی گوش می دهد که اگر یک نت از نظر فرکانس بسیار نزدیک به دیگری باشد، به دست می آید، به طوری که در راه رسیدن به گوش نوازنده، گاهی اوقات به صورت فاز یا خارج می شوند. فاز تنوع ترکیبات آنها صدای مشترکی تولید می کند که حجم آن به طور دوره ای بالا و پایین می رود. تغییر تدریجی شدت صوت به دلیل تداخل بین دو موج جداگانه است. توجه داشته باشید که این ضربان ها پدیده ای هستند که از قوانین فیزیک کلاسیک تبعیت می کنند و نیازی به تفسیر کوانتومی ندارند.

عامل کلیدی در آزمایش دو شکاف این است که پرتو نوری که وارد صفحه اول می شود باید تک رنگ باشد (متشکل از طول موج هایی با طول یکسان). از سوی دیگر، نور سفیدی که از یک لامپ معمولی می آید، از طول موج های مختلف (همه رنگ های رنگین کمان) تشکیل شده است، بنابراین امواج به طور تصادفی به صفحه نمایش برخورد می کنند. در این حالت، علیرغم این واقعیت که اوج و نقاط پایین امواج با یکدیگر تعامل خواهند داشت، تصویر حاصل به قدری پیچیده و تار خواهد بود که باندهای منفرد غیرقابل تشخیص خواهند بود. به همین ترتیب، علیرغم سهولت به دست آوردن یک الگوی تداخلی با پرتاب دو سنگ به داخل یک حوض، یک آبشار عظیم که در حوضچه سقوط می کند، امواج زیادی را تشکیل می دهد که نمی توان هیچ الگوی تداخلی منسجمی را مشاهده کرد.

حال در مرحله دوم آزمایش با دو شکاف، از نور استفاده نمی کنیم، بلکه از گلوله هایی که روی صفحه پرواز می کنند استفاده خواهیم کرد. نکته اصلی این است که ما از ذرات جامد استفاده می کنیم، نه امواج. البته هر گلوله باید از یک یا آن شکاف عبور کند، اما نه هر دو در یک زمان. پس از عبور تعداد مورد نیاز گلوله از شکاف ها، در صفحه پشتی دو نوار سوراخ گلوله مربوط به دو شکاف را مشاهده خواهیم کرد (شکل 4.3).

برنج. 4.3.آزمایش با دو شکاف، مرحله 2. برخلاف رفتار امواج نور، جریان گلوله هایی که از میان شکاف ها عبور می کنند، رفتار ذرات را نشان می دهد. هر گلوله ای که به صفحه عقب اصابت می کند باید از یک یا آن شکاف عبور کند، اما نه از هر دو (البته با فرض اینکه وسط صفحه به اندازه کافی ضخیم باشد تا گلوله هایی که به شکاف ها برخورد نمی کنند متوقف شود). برخلاف تداخل چند باندی، الگوی صفحه پشتی مجموعه ای از گلوله ها را در اطراف دو نوار باریک مربوط به هر شکاف نشان می دهد.

البته ما با امواج کار نداریم. هر گلوله یک ذره جداگانه است و با دیگری برهمکنش ندارد، بنابراین هیچ تداخلی وجود ندارد.

و اکنون مرحله سوم: "ترفند" کوانتومی. آزمایش با استفاده از اتم به جای گلوله تکرار می شود. پرتوی از اتم ها که از منبع سرچشمه می گیرند با دو شکاف باریک به صفحه نمایش پرواز می کنند. برای ثبت تاثیر اتم ها، صفحه دوم دارای یک پوشش فوتولومینسانس است که روی آن یک نقطه روشن کوچک در محل برخورد اتم ظاهر می شود.

اگر عقل سلیم در سطح میکروسکوپی وجود داشت، اتم ها مانند گلوله های کوچک رفتار می کردند. ابتدا آزمایش را فقط با باز کردن شکاف سمت چپ انجام می دهیم و نواری از نقاط روشن را روی صفحه در پشت شکاف باز می بینیم. تعداد معینی از نقاط به طور ناهموار روی صفحه قرار می گیرند: این ممکن است نشان دهد که برخی از اتم ها از لبه ها دفع می شوند، مسیر حرکت خود را تغییر می دهند و به شدت از شکاف عبور نمی کنند. در مرحله بعد، شکاف سمت راست را باز می کنیم و منتظر می شویم تا نقاط روشن در صفحه پشت ظاهر شوند.

اگر از شما خواسته می شد توزیع نقاط روشن را پیش بینی کنید و چیزی در مورد مکانیک کوانتومی نمی دانستید، طبیعتاً حدس می زدید که شبیه تصویری است که در آزمایش گلوله به دست آمده است. یعنی: پشت هر شکاف نواری از نقاط تشکیل می‌شود، یعنی دو ناحیه نورانی مختلف روی صفحه ظاهر می‌شوند، در مرکز روشن‌تر و به تدریج به سمت لبه‌ها محو می‌شوند، زیرا ضربه‌های اتم‌ها نادرتر می‌شوند. همچنین می توان انتظار داشت که ناحیه وسط بین دو نوار روشن تاریک باشد، زیرا مربوط به قسمتی از صفحه است که برای اتم ها غیرقابل نفوذ است، مهم نیست در چه شکافی قرار می گیرند.

با این حال، این با آنچه ما می بینیم مطابقت ندارد. برعکس، ما تصویر بسیار واضحی از تداخل نوارهای روشن و تاریک می بینیم، دقیقاً مانند آزمایش با نور. باور کنید یا نه، روشن ترین قسمت صفحه نمایش در مرکز قرار دارد: در ناحیه ای که بسیاری از اتم ها نباید سقوط کنند (شکل 4.4).

برنج. 4.4.آزمایش با دو شکاف، مرحله 3. هنگامی که گلوله ها با اتم های ساطع شده از منبعی که در جلوی شکاف ها قرار دارد جایگزین می شوند (البته عرض و فاصله مناسب بین شکاف ها در هر مرحله انتخاب می شود)، دوباره یک موج مشاهده می کنیم. مانند الگوی تداخل حتی اگر هر اتمی که در نقطه‌ای معین به صفحه‌ی پشتی برخورد می‌کند، مانند یک ذره رفتار می‌کند، اما در نوارهایی با هم ادغام می‌شوند، درست همانطور که در نور دیدیم. چرا اتم ها به طور همزمان از دو شکاف عبور می کنند که بدون آن ها شاهد حاشیه های تداخل چندگانه نخواهیم بود؟

در واقع، با فاصله صحیح بین شکاف ها و فاصله صحیح بین دو صفحه، می توانیم بررسی کنیم که ناحیه روشن در صفحه پشت (جایی که اتم ها می توانستند با یک شکاف باز وارد شوند) اکنون با دو شکاف باز است. تاریک (حتی یک اتم وارد آنجا نمی شود). باز کردن شکاف دوم که به اتم های بیشتری اجازه عبور می دهد چگونه می تواند از رسیدن اتم ها به قسمت های خاصی از صفحه جلوگیری کند؟

بیایید ببینیم آیا می‌توانیم با استفاده از منطق معمولی بدون توسل به مکانیک کوانتومی توضیح دهیم که چه اتفاقی می‌افتد. فرض کنید: علیرغم این واقعیت که هر اتم یک ذره میکروسکوپی است (بالاخره، هر اتم در یک مکان به صفحه نمایش برخورد می کند)، تعداد زیادی از اتم ها در حال برخورد و تعامل با یکدیگر به روشی هماهنگ شده خاص، تصویری را تشکیل می دهند. دیددخالت. همانطور که ممکن است، ما می دانیم که امواج آب در واقع از بسیاری از مولکول های آب تشکیل شده اند که به طور جداگانه موج نیستند. این حرکت هماهنگ تریلیون‌ها مولکول آب است و نه هر مولکول جداگانه، که خواص موج مانندی را از خود نشان می‌دهد. شاید تفنگ اتمی جریان هماهنگی از اتم ها را مانند یک ماشین موج در یک استخر ساطع می کند.

برای آزمایش تئوری اتم های همسان، آزمایش را تکرار می کنیم، اما اکنون اتم ها را ارسال می کنیم یکی یکی. توپ اتمی را روشن می کنیم و منتظر می مانیم تا یک نقطه درخشان در صفحه پشتی ظاهر شود قبل از اینکه آن را برای بار دوم روشن کنیم و به همین ترتیب قسمت خاصی از صفحه نمایش را روشن کنیم. به نظر می‌رسد اتم‌ها به‌عنوان ذرات، مانند گلوله، از توپ به بیرون شلیک می‌کنند و به‌عنوان ذرات به صفحه نمایش برخورد می‌کنند. البته در فضای بین تفنگ و صفحه نمایش نیز باید مانند ذرات رفتار کنند. اما - توجه - تمرکز: یک خرگوش کوانتومی از کلاه ظاهر می شود. از آنجایی که لکه‌هایی که هر کدام از آنها برخورد یک اتم گلوله را ثبت می‌کنند، به تدریج صفحه را می‌پوشانند، حاشیه‌های تداخل روشن و تاریک دوباره روی آن ظاهر می‌شوند. از آنجایی که اتم ها اکنون یکی یکی از هدف عبور می کنند، نمی توانیم بگوییم که رفتار جمعی بسیاری از اتم ها با یکدیگر برخورد می کنند و برهم کنش دارند. مثل امواج آب نیست. باز هم با یک نتیجه متناقض روبرو هستیم: مکان‌هایی در صفحه پشتی وجود دارد که اتم‌ها تنها با یک شکاف باز می‌توانند به آن‌ها ضربه بزنند و با باز شدن شکاف دوم کاملاً تاریک می‌مانند، علی‌رغم اینکه باز شدن آن یک مسیر اضافی ایجاد می‌کند. برای برخورد اتم ها به صفحه نمایش به نظر می رسد که یک اتم به نحوی از یک شکاف عبور می کند می داندشکاف دوم باز است یا خیر و بر اساس آن عمل می کند!

بنابراین، هر اتم به عنوان یک ذره کوچک از تفنگ ساطع می شود و به عنوان یک ذره روی صفحه دوم می افتد، همانطور که در فلش کوچک نور هنگام برخورد دیده می شود. اما در فضای بین آنها، وقتی دو شکاف به هم می رسند، اتفاقی جادویی می افتد، مانند موجی که در حال انتشار است که به دو جزء تقسیم می شود که هر کدام از شکاف عبور کرده و در طرف دیگر صفحه با دیگری تعامل دارند. چگونه دیگری می تواند یک اتم دانستندر مورد وضعیت (باز یا بسته) هر دو شکاف به طور همزمان؟

با در نظر گرفتن یک نکته، بیایید ببینیم آیا می‌توانیم اتم‌ها را با منتظر ماندن در پشت شکاف‌ها بگیریم یا خیر. این را می توان با قرار دادن یک سنسور در پشت شکاف سمت چپ انجام داد، به طوری که وقتی یک اتم از این شکاف در مسیر خود به صفحه نمایش عبور می کند، یک "سیگنال" (احتمالا یک بوق) را ثبت می کند. همچنین می‌توانیم یک حسگر دوم را در پشت شکاف سمت راست قرار دهیم تا اتم‌هایی را که از آن شکاف عبور می‌کنند، شناسایی کنیم. حال اگر یک اتم از این یا آن شکاف عبور کند، صدای بوق را از حسگر سمت راست یا چپ می شنویم. اما اگر اتم بتواند به نحوی بر ماهیت گلوله مانند خود غلبه کند و از هر دو شکاف عبور کند، هر دو آشکارساز همزمان بوق خواهند زد.

اکنون می بینیم که هر بار که توپ اتمی روشن می شود که با ظاهر شدن یک نقطه روشن بر روی صفحه نمایش همراه است، سیگنال سنسور چپ یا راست را منتشر می کند، اما نه هر دو را به یکباره. بدون شک، اکنون ما بالاخره شواهدی داریم که نشان می دهد برهمکنش اتم ها زمانی اتفاق می افتد که اتم ها از یک شکاف یا شکاف دیگر عبور می کنند، اما نه هر دو در یک زمان. با این حال، بیایید صبور باشیم و به تماشای صفحه ادامه دهیم. با ترکیب تک تک فلاش های نور، می بینیم که الگویی که ایجاد می کنند دیگر شبیه یک الگوی تداخلی نیست. در عوض، دو نوار درخشان ظاهر می‌شوند که نشان‌دهنده خوشه‌ای متشکل از اتم‌های زیادی در پشت هر شکاف است، درست مانند آزمایش گلوله. اکنون در طول آزمایش، اتم ها مانند ذرات معمولی رفتار می کنند. گویی هر اتمی هنگام برخورد با شکاف ها مانند یک موج رفتار می کند، اگر او تحت نظر نباشددر غیر این صورت فقط یک ذره کوچک باقی می ماند.

شاید وجود حسگر باعث ایجاد مشکل شده و بر رفتار عجیب اتم های عبوری از شکاف ها تأثیر می گذارد. بیایید این را با حذف یک سنسور، مثلاً در سمت راست، آزمایش کنیم. هنوز هم می‌توانیم از این مدار اطلاعاتی به دست آوریم، زیرا وقتی تفنگ روشن می‌شود و سیگنال و نقطه روشن روی صفحه ظاهر می‌شود، می‌دانیم که اتم باید از شکاف سمت چپ عبور کرده باشد. وقتی اسلحه را روشن می کنیم، سیگنالی نمی شنویم، اما یک نقطه روشن روی صفحه می بینیم، می دانیم که اتم ها باید از شکاف سمت راست به صفحه اصابت کرده باشند. اکنون می‌توانیم بدانیم که آیا اتم‌ها از شکاف چپ یا راست عبور کرده‌اند، اما مسیر حرکت آنها تنها در یک طرف "شکسته" است. اگر خود سنسور مشکلی ایجاد می کند، انتظار داریم اتم هایی که باعث ایجاد بوق شده اند مانند گلوله رفتار کنند و اتم هایی که باعث ایجاد بوق نشده اند (و از شکاف سمت راست عبور کرده اند) مانند امواج رفتار کنند. احتمالاً مخلوطی از یک الگوی گلوله (از اتم هایی که از شکاف سمت چپ عبور می کنند) و یک الگوی تداخلی (از اتم هایی که از شکاف سمت راست عبور می کنند) روی صفحه نمایش خواهیم دید.

اما اینطور نیست. در این شرایط باز هم الگوی تداخل را رعایت نمی کنیم. در پشت هر شکاف، الگویی روی صفحه نمایش شکل می‌گیرد که از اتم‌های گلوله‌مانندی که مانند ذرات عمل می‌کنند، تشکیل شده است. به نظر می رسد که صرف وجود حسگری که موقعیت یک اتم را ثبت می کند برای از بین بردن رفتار موجی آن کافی باشد، حتی اگر حسگر در فاصله ای از مسیر حرکت اتمی که از شکاف دیگری عبور می کند قرار داشته باشد!

شاید حضور فیزیکی حسگر در کنار شکاف سمت چپ برای تأثیرگذاری بر عبور اتم ها از آن کافی باشد، درست همانطور که یک سنگ بزرگ جهت آب را در جریانی تندرو تغییر می دهد. ما می توانیم با خاموش کردن سنسور سمت چپ آزمایش کنیم. او هنوز در جای خود است، بنابراین می توانیم انتظار داشته باشیم که تأثیر او تقریباً یکسان باشد. اما حالا با وجود سنسور خاموش، الگوی تداخل دوباره روی صفحه ظاهر می شود! همه اتم های شرکت کننده در آزمایش دوباره شروع به رفتار امواج کردند. چرا اتم ها در حضور حسگر در نزدیکی شکاف سمت چپ مانند ذرات رفتار می کنند، اما به محض خاموش شدن سنسور، مانند امواج رفتار می کنند؟ مانند ذره ای که از شکاف سمت راست می گذرد، می دانددر مورد روشن یا خاموش بودن سنسور سمت چپ؟

در این مرحله باید منطق و عقل سلیم را فراموش کنید. اکنون ما با دوگانگی موج-ذره اجسام ریز مانند اتم ها، الکترون ها یا فوتون ها سروکار داریم که اگر ندانیم از کدام شکاف عبور می کنند مانند یک موج و اگر آنها را مشاهده کنیم مانند یک ذره رفتار می کنند. این فرآیند مشاهده یا اندازه گیری اجسام کوانتومی است که در فصل 1 در مورد آن صحبت کردیم، زمانی که به نمایش درهم تنیدگی کوانتومی فوتون های منفرد در آزمایش آلن آسپ نگاه کردیم. همانطور که به یاد دارید، تیم Aspe فوتون ها را با عبور دادن آنها از یک عدسی قطبی اندازه گیری کردند که حالت درهم تنیده آنها را - که مشخصه ماهیت موجی آنهاست - با ساخت آنها از بین برد. انتخاب کنیدیک جهت قطبی شدن کلاسیک به طور مشابه، اندازه گیری اتم های درگیر در آزمایش شکاف دوگانه آنها را مجبور می کند بین عبور از شکاف راست یا چپ یکی را انتخاب کنند.

مکانیک کوانتومی منطق شگفت انگیزی برای این پدیده به ما ارائه می دهد. اما تنها توضیح برای آنچه می بینیم - نتیجه تجربه - این نیست که وقتی ما مشاهده نمی کنیم چه اتفاقی می افتد. با این حال، از آنجایی که ما فقط می‌توانیم ببینیم و اندازه‌گیری کنیم، احتمالاً درخواست بیشتر از اجسام کوانتومی منطقی نیست. چگونه می‌توانیم مشروعیت یا صحت گزارش پدیده‌ای را که هرگز، حتی در تئوری، نمی‌توانیم آن را تأیید کنیم، ارزیابی کنیم؟ به محض اینکه سعی می کنیم این کار را انجام دهیم، نتیجه را تغییر می دهیم.

تفسیر کوانتومی آزمایش دو شکاف این است که در هر لحظه از زمان، هر اتم باید با مجموعه‌ای از اعداد توصیف شود که مکان احتمالی آن را در فضا تعیین می‌کند. این معیاری است که در فصل 2 توضیح دادیم تابع موج.سپس در مورد تابع موج با استفاده از مثال ردیابی موج جرم که در یک شهر پخش می شود با تعیین احتمال سرقت در مناطق مختلف صحبت کردیم. به طور مشابه، تابع موجی که عبور یک اتم از دو شکاف را توصیف می کند، احتمال یافتن آن را در هر نقطه از دستگاه در هر زمان معین ردیابی می کند. اما، همانطور که قبلاً توضیح دادیم، اگر سارق باید یک مکان در مکان و زمان داشته باشد، و موج "احتمال جرم" فقط عدم آگاهی ما از مکان واقعی او را توصیف می کند، برعکس، تابع موجی اتم است. در آزمایش با دو شکاف واقعی، یعنی موقعیت فیزیکی یک اتم را توصیف می کند که واقعاً موقعیت خاصی ندارد مگر اینکه آن را اندازه گیری کنیم. بنابراین اتم در همه مکان ها به طور همزمان است - البته با احتمال متغیر، بنابراین بعید است که اتم را در مکان هایی که تابع موج آن کوچک است پیدا کنیم.

بنابراین، به جای اینکه اتم های منفرد در آزمایش دو شکاف شرکت کنند، باید تابع موجی را در نظر بگیریم که از منبع به صفحه پشتی عبور می کند. هنگام عبور از شکاف ها، تابع موج به دو قسمت تقسیم می شود و هر نیمه از یکی از شکاف ها عبور می کند. توجه داشته باشید که آنچه در اینجا توضیح می دهیم، روشی است که در آن چکیده می شود ریاضیتعداد در طول زمان تغییر می کند بی فایده است که بپرسیم چیست در حقیقتاتفاق می افتد، زیرا ما باید به دنبال بررسی باشیم. اما به محض اینکه سعی می کنیم این کار را انجام دهیم، نتیجه را مخدوش می کنیم.

این سوال مطرح می شود: چه زمانی تابع موج دوباره به یک اتم محلی تبدیل می شود؟ پاسخ: وقتی می خواهیم موقعیت آن را مشخص کنیم. با چنین اندازه گیری، تابع موج کوانتومی بهم زدنتا یک امکان واحد باز هم این مانند وضعیت سارق نیست که ناگهان نامشخص بودن محل سکونت او به یک نقطه کاهش یابد و پس از آن توسط پلیس دستگیر شود. در این مورد، این تعریف دقیقاً بر اطلاعات ما در مورد محل اختفای سارق تأثیر می گذارد. او همیشه در یک زمان فقط در یک مکان بود. اما این مورد برای اتم نیست. در غیاب هر بعد، اتم در واقع همه جا است.

بنابراین، تابع موج کوانتومی احتمال یافتن یک اتم را در یک مکان خاص محاسبه می کند. جایی که می توانیم موقعیت آن را در یک زمان معین اندازه گیری کنیم.در جایی که تابع موج قبل از اندازه گیری بزرگ باشد، احتمال یافتن اتم در نتیجه بالا خواهد بود. اما در جاهایی که کوچک است، شاید به دلیل تداخل موج مخرب، اگر بخواهیم نگاه کنیم، احتمال یافتن یک اتم کم است.

ما می توانیم یک تابع موج را تصور کنیم که یک اتم را پس از خروج از منبع توصیف می کند. مانند موجی رفتار می کند که به سمت شکاف ها می رود، به طوری که در سطح صفحه اول، دامنه آن در هر شکاف برابر خواهد بود. اگر سنسور را روی یکی از شکاف ها قرار دهیم، باید انتظار احتمالات مساوی را داشته باشیم: 50% مواقع اتم را در شکاف سمت چپ و 50% مواقع در شکاف سمت راست ثابت می کنیم. اما - و این مهم است - اگر سعی نکنیم اتم را در سطح صفحه اول تشخیص دهیم، تابع موج از هر دو شکاف بدون تخریب نفوذ می کند. بنابراین، از نظر کوانتومی، می‌توانیم در مورد تابع موجی صحبت کنیم که یک اتم را در برهم‌نهی آن توصیف می‌کند: وجود آن در دو مکان در یک زمان، به ترتیب، تابع موج آن که از شکاف‌های راست و چپ به طور همزمان عبور می‌کند.

در طرف دیگر شکاف ها، هر قسمت جداگانه از تابع موج، یکی از سمت چپ و دیگری از شکاف راست، دوباره منتشر می شود و مجموعه ای از امواج ریاضی را تشکیل می دهد که همپوشانی دارند و دامنه یکدیگر را در برخی نقاط تقویت می کنند و دامنه یکدیگر را خنثی می کنند. دامنه در دیگران اثر ترکیبی این است که تابع موج دارای الگویی است که مشخصه سایر پدیده های موج مانند نور است. اما بیایید در نظر داشته باشیم که این تابع موج پیچیده هنوز مشخصه یک اتم است.

در صفحه دوم، جایی که اندازه گیری نهایی موقعیت اتم انجام می شود، تابع موج به ما امکان می دهد تا احتمال یافتن یک ذره را در نقاط مختلف صفحه محاسبه کنیم. میله‌های روشن روی صفحه مربوط به موقعیت‌هایی است که دو بخش تابع موج که از دو شکاف می‌آیند یکدیگر را تقویت می‌کنند و نوارهای تیره مربوط به موقعیت‌هایی هستند که یکدیگر را خنثی می‌کنند و احتمال پیدا کردن یک اتم در آن صفر است. این موقعیت ها

یادآوری این نکته مهم است که این فرآیند تقویت و خنثی سازی - تداخل کوانتومی - حتی با مشارکت یک ذره منفرد انجام می شود. به یاد داشته باشید که مناطقی بر روی صفحه نمایش وجود دارد که اتم هایی که به طور همزمان ساطع می شوند فقط با یک شکاف باز می توانند به آنها دسترسی پیدا کنند و با هر دو شکاف باز غیرقابل دسترسی باقی می مانند. این تنها در صورتی منطقی است که هر اتم شلیک شده از توپ اتمی با یک تابع موجی توصیف شود که بتواند هر دو مسیر را همزمان طی کند. تابع موج ترکیبی با نواحی تداخل سازنده و مخرب، امکان تشخیص اتم را در برخی از موقعیت‌های صفحه که تنها با یک شکاف باز قابل دسترسی هستند، از بین می‌برد.

همه ذرات کوانتومی، اعم از ذرات بنیادی یا اتم ها یا مولکول های ساخته شده از این ذرات، رفتار موج مانندی از خود نشان می دهند تا بتوانند با یکدیگر برهمکنش داشته باشند. در چنین حالت کوانتومی، آنها می توانند انواع رفتار کوانتومی عجیب و غریب از خود نشان دهند، مانند قرار گرفتن در دو مکان به طور همزمان، چرخش همزمان در هر دو جهت، عبور از موانع غیرقابل نفوذ، یا ارتباطات پیچیده عجیب و غریب با شرکای دور.

در این صورت، چرا من یا شما که از ذرات کوانتومی ساخته شده ایم، نمی توانیم همزمان در دو مکان باشیم؟ در مواقع پرتنش ما بسیار مفید خواهد بود. پاسخ به این بسیار ساده است: هر چه بدن بزرگتر و پرجرمتر باشد، خاصیت موج کمتری دارد و جسمی با جرم و ابعاد یک شخص یا چیز دیگری به اندازه کافی بزرگ و قابل مشاهده با چشم غیرمسلح چنین کوچکی خواهد داشت. طول موج کوانتومی که هیچ اثر قابل اندازه گیری ندارد. اما، اگر عمیق‌تر نگاه کنید، ممکن است فکر کنید که هر اتمی در بدن شما توسط اتم‌های دیگر اطراف آن مشاهده یا اندازه‌گیری می‌شود، به طوری که هر حداقل ویژگی کوانتومی ممکن است خیلی سریع از بین برود.

پس منظور ما از "اندازه گیری" چیست؟ ما قبلاً به طور خلاصه به این سؤال در فصل 1 پاسخ دادیم، اما اکنون باید با جزئیات بیشتری در مورد آن صحبت کنیم، زیرا این نکته کلیدی در این سؤال است که مؤلفه کوانتومی در زیست شناسی کوانتومی چقدر بزرگ است.

حاشیه نویسی

بزرگترین و حتی مهمترین راز فیزیک آزمایش یانگ در مورد تداخل (آزمایش دو شکاف) است. توضیح آن با فرض اینکه فوتون جسمی است غیرممکن است. اما شناخت ویژگی‌های موج فوتون نیز اجازه توضیح ثابت الگوی تداخل را نمی‌دهد. از یک طرف، یک فوتون همیشه یک نقطه روی صفحه عکاسی باقی می‌گذارد که با ماهیت موجی فوتون ناسازگار است. از سوی دیگر، فوتون در واقع از هر دو شکاف به طور همزمان عبور می کند که با ماهیت جسمی آن ناسازگار است.
بسیاری از معماهای فیزیکی و علمی هم در توصیف و هم در تنظیم آزمایش بسیار دشوار هستند، اما به شما اجازه می دهند توضیحاتی ارائه دهید که با منطق و عقل سلیم مغایرت ندارد. از سوی دیگر، آزمایش تداخل بسیار ساده است و توضیح آن غیرممکن است. تمام مشخصات فنی نصب در توصیف ساده است (منبع، توری های تداخل، اصول پدیده و حتی محاسبات ریاضی نتایج)، اما یک توضیح منطقی، از نقطه نظر عقل سلیم، همه آنها را به یک کل واحد پیوند می دهد. غیر ممکن است.

این تداخل نامفهوم

آزمایش تداخل یا دو شکاف، به گفته فاینمن، "قلب مکانیک کوانتومی را در بر می گیرد" و اصل اصل برهم نهی کوانتومی است. اصل تداخل، به عنوان اصل اساسی اپتیک موج خطی، اولین بار توسط توماس یانگ در سال 1801 به وضوح بیان شد. او اولین کسی بود که اصطلاح «تداخل» را در سال 1803 معرفی کرد. دانشمند به وضوح اصل کشف شده خود را توضیح می دهد (آزمایشی که در زمان ما به عنوان "آزمایش دو شکاف یونگ" شناخته می شود، http://elkin52.narod.ru/biograf/jng6.htm):

"برای به دست آوردن اثرات برهم نهی دو بخش نور، لازم است که آنها از یک منبع آمده و در مسیرهای مختلف به یک نقطه برسند، اما در امتداد جهات نزدیک به یکدیگر. پراش، انعکاس، شکست یا ترکیبی از این اثرات می تواند برای انحراف یک یا هر دو قسمت پرتو استفاده شود، اما ساده ترین راه این است که یک پرتو نور یکنواخت [از اولین شکاف] (یک رنگ یا طول موج) روی آن بیفتد. صفحه‌ای که در آن دو سوراخ یا شکاف بسیار کوچک وجود دارد که می‌توان آن‌ها را مراکز واگرایی در نظر گرفت که نور از آن‌ها با پراش به همه جهات پراکنده می‌شود.

یک مجموعه آزمایشی مدرن شامل یک منبع فوتون، یک دیافراگم با دو شکاف و یک صفحه است که الگوی تداخل روی آن مشاهده می‌شود. پس از عبور از شکاف های روی صفحه از پشت مانع، یک الگوی تداخلی از متناوب راه راه های روشن و تاریک ایجاد می شود:

شکل 1 حاشیه های تداخلی

فوتون ها در نقاط جداگانه ای به صفحه نمایش برخورد می کنند، اما وجود حاشیه های تداخلی روی صفحه نشان می دهد که نقاطی وجود دارند که فوتون ها در آنها برخورد نمی کنند. فرض کنید p یکی از این نقاط باشد. با این وجود، اگر یکی از شکاف ها بسته باشد، فوتون می تواند وارد p شود. چنین تداخل مخربی، که در آن احتمالات جایگزین گاهی اوقات می توانند از بین بروند، یکی از اسرارآمیزترین ویژگی های مکانیک کوانتومی است.

یکی از ویژگی‌های جالب آزمایش دو شکاف این است که الگوی تداخل را می‌توان توسط یک ذره "مجموعه" کرد - یعنی با تنظیم شدت منبع آنقدر کم که هر ذره به تنهایی "در حال پرواز" باشد و فقط بتواند تداخل ایجاد کند. با خودش در این حالت، ما وسوسه می شویم که از خود بپرسیم ذره «واقعا» از کدام یک از این دو شکاف عبور می کند. توجه داشته باشید که دو ذره متفاوت الگوی تداخلی ایجاد نمی کنند.

رمز و راز، ناهماهنگی و پوچ بودن توضیح پدیده تداخل چیست؟ آنها به طرز چشمگیری با پارادوکس بسیاری از نظریه ها و پدیده های دیگر مانند نسبیت خاص، تله پورت کوانتومی، پارادوکس ذرات کوانتومی درهم تنیده و غیره متفاوت هستند. در نگاه اول، توضیحات تداخل ساده و واضح است. اجازه دهید این توضیحات را در نظر بگیریم که می‌توان آن‌ها را به دو دسته تقسیم کرد: تبیین‌ها از دیدگاه موجی و تبیین‌ها از دیدگاه کورپوسکولار (کوانتومی).

قبل از شروع تحلیل، متذکر می شویم که تحت تناقض، ناهماهنگی و پوچ بودن پدیده تداخل، منظور از ناسازگاری توصیف این پدیده مکانیک کوانتومی با منطق صوری و عقل سلیم است. معنای این مفاهیم، ​​که در اینجا آنها را به کار می بریم، در ضمیمه های این مقاله آمده است.

تداخل از نقطه نظر موج

رایج ترین و بی عیب و نقص ترین توضیح نتایج آزمایش دو شکاف از نقطه نظر موج است:
"اگر تفاوت بین مسافت های پیموده شده توسط امواج برابر با نصف تعداد فرد از طول موج ها باشد، نوسانات ناشی از یک موج در لحظه ای که نوسانات موج دیگر به پایین می رسد به تاج می رسد و بنابراین، یک موج اختلال ایجاد شده توسط موج دیگر را کاهش می دهد و حتی ممکن است به طور کامل آن را از بین ببرد. این در شکل 2 نشان داده شده است، که نموداری از یک آزمایش دو شکافی را نشان می دهد، که در آن امواج از منبع A تنها می توانند با عبور از یکی از دو شکاف H1 یا H2 در مانع واقع بین به خط BC روی صفحه برسند. منبع و صفحه نمایش در نقطه X در خط BC، تفاوت در طول مسیر AH1X - AH2X است. اگر برابر با یک عدد صحیح از طول موج ها باشد، اغتشاش در نقطه X زیاد خواهد بود. اگر برابر با نصف تعداد فرد طول موج باشد، اغتشاش در نقطه X کوچک خواهد بود. شکل وابستگی شدت موج به موقعیت یک نقطه در خط BC را نشان می دهد که مربوط به دامنه نوسانات در این نقاط است.

شکل 2. الگوی تداخل از نقطه نظر موج

به نظر می رسد که توصیف پدیده تداخل از نقطه نظر موج به هیچ وجه با منطق یا عقل سلیم در تضاد نیست. با این حال، فوتون در واقع یک کوانتوم در نظر گرفته می شود ذره . اگر خواص موجی از خود نشان دهد، با این وجود، باید خودش باقی بماند - یک فوتون. در غیر این صورت، تنها با یک بررسی موجی از پدیده، در واقع فوتون را به عنوان عنصری از واقعیت فیزیکی نابود می کنیم. با این ملاحظه معلوم می شود که فوتون به عنوان ... وجود ندارد! فوتون فقط خواص موجی را از خود نشان نمی دهد - در اینجا موجی است که در آن چیزی از ذره وجود ندارد. در غیر این صورت، در لحظه شکافت موج، باید بپذیریم که نیمی از ذره از هر یک از شکاف ها عبور می کند - یک فوتون، نیمی یک فوتون. اما پس از آن آزمایشاتی باید امکان پذیر باشد که بتواند این نیم فوتون ها را "گرفت". با این حال، هیچ کس تا به حال موفق به ثبت این نیم فوتون ها نشده است.

بنابراین، تفسیر موجی پدیده تداخل، این ایده را که فوتون یک ذره است حذف می کند. بنابراین، در نظر گرفتن فوتون در این مورد به عنوان یک ذره، پوچ، غیر منطقی، ناسازگار با عقل سلیم است. منطقاً باید فرض کنیم که یک فوتون به عنوان یک ذره از نقطه A خارج می شود. با نزدیک شدن به یک مانع، او ناگهان چرخشبه موج! از شکاف ها مانند موج می گذرد و به دو نهر تقسیم می شود. در غیر این صورت، ما باید آن را باور کنیم کلذره به طور همزمان از دو شکاف عبور می کند جدایش، جداییما حق نداریم آن را به دو ذره (نصف) تقسیم کنیم. سپس دوباره دو نیم موج اتصالبه یک ذره کامل که در آن وجود نداردهیچ راهی برای سرکوب یکی از امواج نیمه وجود ندارد. به نظر می رسد دونیمه موج، اما هیچ کس نتوانست یکی از آنها را نابود کند. هر بار هر یک از این نیم موج ها در هنگام ثبت نام معلوم می شود کلفوتون یک جزء همیشه، بدون استثنا، کل است. یعنی ایده فوتون به عنوان موج باید امکان "گرفتن" هر یک از امواج نیمه را دقیقاً به اندازه نیمی از فوتون فراهم کند. اما این اتفاق نمی افتد. نیمی از فوتون از هر یک از شکاف ها عبور می کند، اما فقط کل فوتون ثبت می شود. آیا نصف برابر با کل است؟ تفسیر حضور همزمان یک ذره فوتون در دو مکان به طور همزمان چندان منطقی و معقول به نظر نمی رسد.

به یاد بیاورید که توصیف ریاضی فرآیند موج به طور کامل با نتایج تمام آزمایشات در مورد تداخل روی دو شکاف بدون استثنا مطابقت دارد.

تداخل از نقطه نظر جسمی

از نقطه نظر جسمی، استفاده از توابع پیچیده برای توضیح حرکت "نیمه های" فوتون راحت است. این توابع از مفهوم اصلی مکانیک کوانتومی - بردار حالت یک ذره کوانتومی (در اینجا - یک فوتون)، تابع موج آن، که نام دیگری دارند - دامنه احتمال - سرچشمه می گیرند. احتمال برخورد فوتون به نقطه خاصی روی صفحه (صفحه عکاسی) در آزمایش دو شکافی برابر است با مجذور تابع موج کل برای دو مسیر احتمالی فوتون که برهم نهی از حالت ها را تشکیل می دهند.

هنگامی که مدول مجموع w + z دو عدد مختلط w و z را مربع می کنیم، معمولاً فقط مجموع مجذورات مدول این اعداد را بدست نمی آوریم. یک "اصطلاح اصلاحی" اضافی وجود دارد:

|w+z| 2 = |w| 2 + |z| 2 + 2|w||z|cosQ،

که در آن Q زاویه ای است که توسط جهات به نقاط z و w از مبدا در صفحه آرگند تشکیل می شود ...

این عبارت تصحیح 2|w||z|cosQ است که تداخل کوانتومی بین جایگزین‌های مکانیکی کوانتومی را توصیف می‌کند.

از نظر ریاضی، همه چیز منطقی و واضح است: طبق قوانین محاسبه عبارات پیچیده، چنین منحنی تداخل موجی را دریافت می کنیم. هیچ تفسیری در اینجا لازم نیست - فقط محاسبات معمول ریاضی. اما اگر بخواهید تصور کنید که فوتون (یا الکترون) قبل از برخورد با صفحه چه مسیرهایی را طی کرده است، توضیحات بالا به شما اجازه دیدن را نمی دهد:

بنابراین، این جمله که الکترون ها از شکاف 1 یا از شکاف 2 عبور می کنند، نادرست است. آنها به طور همزمان از هر دو شکاف عبور می کنند. و یک دستگاه ریاضی بسیار ساده که چنین فرآیندی را توصیف می کند، توافق کاملاً دقیقی را با آزمایش می دهد.

در واقع، عبارات ریاضی با توابع پیچیده ساده و واضح هستند. با این حال، آنها فقط تجلی بیرونی فرآیند و فقط نتیجه آن را توصیف می کنند، بدون اینکه چیزی در مورد آنچه در معنای فیزیکی اتفاق می افتد بیان کنند. غیرممکن است که از دیدگاه عقل سلیم به عنوان یک ذره تصور شود، حتی اگر اندازه های واقعاً نقطه ای نداشته باشد، اما، با این وجود، هنوز توسط یک حجم جدا ناپذیر محدود شده است، عبور همزمان از دو سوراخ نامرتبط غیرممکن است. به عنوان مثال، سادبری در تحلیل این پدیده می نویسد:

خود الگوی تداخل نیز به‌طور غیرمستقیم رفتار جسمی ذرات مورد مطالعه را نشان می‌دهد، زیرا در واقع پیوسته نیست، بلکه مانند تصویری روی صفحه تلویزیون از انبوهی از نقاط ایجاد شده توسط فلاش‌های تک تک الکترون‌ها تشکیل شده است. اما توضیح این الگوی تداخل بر اساس این فرض که هر یک از الکترون ها از یکی یا از شکاف دیگر عبور کرده اند کاملاً غیرممکن است.

او در مورد عدم امکان عبور یک ذره از دو شکاف به طور همزمان به همین نتیجه می رسد: «یک ذره باید از یکی یا از شکاف دیگر عبور کند» و به ساختار جسمی آشکار آن اشاره می کند. یک ذره نمی تواند همزمان از دو شکاف عبور کند، اما نمی تواند از یکی یا دیگری عبور کند. بدون شک، الکترون یک ذره است، که توسط نقاط چشمک های روی صفحه نشان می دهد. و این ذره البته نمی توانست تنها از یکی از شکاف ها عبور کند. در این مورد، الکترون البته به دو قسمت تقسیم نشد، به دو نیمه که هر کدام در این حالت باید نصف جرم الکترون و نیمی از بار را داشته باشند. هیچ کس تا به حال چنین نیم الکترون هایی را مشاهده نکرده است. این بدان معنی است که الکترون با تقسیم شدن به دو قسمت، دوشاخه، نمی تواند به طور همزمان از هر دو شکاف عبور کند. همانطور که توضیح داده شد، او کامل باقی می ماند، همزماناز دو شکاف مختلف عبور می کند. به دو قسمت تقسیم نمی شود، بلکه به طور همزمان از دو شکاف عبور می کند. این پوچ بودن توصیف مکانیکی کوانتومی (جسمی) فرآیند فیزیکی تداخل در دو شکاف است. به یاد بیاورید که از نظر ریاضی این فرآیند بی عیب و نقص توصیف شده است. اما فرآیند فیزیکی برخلاف عقل سلیم کاملاً غیر منطقی است. و طبق معمول عقل سلیم مقصر است که نمی تواند بفهمد چگونه است: به دو قسمت تقسیم نشد، اما به دو مکان رسید.

از سوی دیگر، فرض برعکس نیز غیرممکن است: اینکه یک فوتون (یا الکترون)، به روشی ناشناخته، هنوز از یکی از دو شکاف عبور کند. پس چرا ذره به نقاط خاصی برخورد می کند و از نقاط دیگر اجتناب می کند؟ مثل اینکه از مناطق ممنوعه خبر دارد. این امر به ویژه هنگامی مشهود است که ذره با سرعت جریان پایین با خود تداخل داشته باشد. در این حالت همچنان لازم است همزمانی عبور ذره از هر دو شکاف در نظر گرفته شود. در غیر این صورت، باید ذره را تقریباً موجودی عقلانی با استعداد آینده نگری در نظر گرفت. آزمایشات با آشکارسازهای عبور یا حذف (این واقعیت که یک ذره در نزدیکی یک شکاف ثابت نیست به این معنی است که از شکاف دیگری عبور کرده است) تصویر را روشن نمی کند. هیچ توضیح منطقی برای چگونگی و چرایی واکنش یک ذره انتگرال به حضور شکاف دومی که از آن عبور نکرده است وجود ندارد. اگر ذره در نزدیکی یکی از شکاف ها ثبت نشده باشد، پس از دیگری عبور کرده است. اما در این مورد، ممکن است به نقطه "ممنوع" صفحه نمایش برخورد کند، یعنی به نقطه ای که اگر شکاف دوم باز بود هرگز برخورد نمی کرد. اگرچه، به نظر می رسد، هیچ چیز نباید مانع از ایجاد یک الگوی تداخلی "نیمی" از این ذرات بدون تاخیر شود. با این حال، این اتفاق نمی افتد: اگر یکی از شکاف ها بسته شود، به نظر می رسد ذرات یک "گذر" برای ورود به مناطق "ممنوع" صفحه نمایش می گیرند. اگر هر دو شکاف باز باشند، ذره ای که گفته می شود از یک شکاف عبور کرده است، نمی تواند وارد این مناطق "ممنوعه" شود. به نظر می رسد او احساس می کند که چگونه شکاف دوم به او "نگاه می کند" و حرکت در جهات خاص را ممنوع می کند.

مشخص است که تداخل فقط در آزمایش‌هایی با موج یا ذرات که در این آزمایش آشکار می‌شوند رخ می‌دهد فقطخواص موج به روشی جادویی، ذره موجی یا ضلع های جسمی خود را در معرض آزمایشگر قرار می دهد و در واقع آنها را در حال حرکت، در حین پرواز تغییر می دهد. اگر جاذب بلافاصله بعد از یکی از شکاف ها قرار گیرد، ذره به صورت موج از هر دو شکاف عبور کرده و به سمت جاذب می رود و سپس به صورت ذره به پرواز خود ادامه می دهد. در این حالت، جاذب، همانطور که مشخص است، حتی بخش کوچکی از انرژی خود را از ذره نمی گیرد. اگرچه واضح است که حداقل بخشی از ذره هنوز باید از شکاف مسدود شده عبور کند.

همانطور که می بینید، هیچ یک از توضیحات در نظر گرفته شده در مورد فرآیند فیزیکی نمی تواند از دیدگاه منطقی و از دیدگاه عقل سلیم در برابر انتقاد مقاومت کند. در حال حاضر دوگانگی موج کورپوسکولار غالب حتی تا حدی اجازه نمی‌دهد که تداخل داشته باشد. یک فوتون به سادگی خاصیت جسمی یا موجی را از خود نشان نمی دهد. به آنها نشان می دهد همزمان، و این مظاهر متقابل هستند حذف کردنیکدیگر. "کوئنچ" یکی از امواج نیمه فوتون فوتون را به ذره ای تبدیل می کند که "نمی داند چگونه" یک الگوی تداخل ایجاد کند. برعکس، دو شکاف باز یک فوتون را به دو نیم موج تبدیل می‌کند، که پس از ترکیب، به یک فوتون کامل تبدیل می‌شود و یک بار دیگر روند اسرارآمیز مادی شدن یک موج را نشان می‌دهد.

آزمایش هایی مشابه آزمایش دو شکاف

در آزمایش با دو شکاف، کنترل تجربی مسیرهای "نیمه" ذرات تا حدودی دشوار است، زیرا شکاف ها نسبتا نزدیک به یکدیگر هستند. در عین حال، یک آزمایش مشابه اما گویاتر وجود دارد که به فرد اجازه می‌دهد یک فوتون را در امتداد دو مسیر کاملاً قابل تشخیص «شکاف» کند. در این مورد، پوچ بودن این ایده که یک فوتون به طور همزمان از دو کانال عبور می کند، واضح تر می شود، که بین آنها فاصله ای متر یا بیشتر وجود دارد. چنین آزمایشی را می توان با استفاده از تداخل سنج ماخ زندر انجام داد. اثرات مشاهده شده در این مورد شبیه به آنهایی است که در آزمایش دو شکاف مشاهده شده است. در اینجا بلینسکی آنها را توصیف می کند:

بیایید آزمایشی را با تداخل سنج ماخ زندر در نظر بگیریم (شکل 3). اجازه دهید حالت تک فوتونی را به آن اعمال کنیم و ابتدا شکاف پرتو دوم را که در جلوی آشکارسازهای نوری قرار دارد، برداریم. آشکارسازها تعداد عکس‌های منفرد را در یک یا کانال دیگر ثبت می‌کنند و هرگز هر دو را همزمان ثبت نمی‌کنند، زیرا یک فوتون در ورودی وجود دارد.

شکل 3. طرح تداخل سنج ماخ زندر.

بیایید شکاف پرتو را برگردانیم. احتمال شمارش عکس روی آشکارسازها با تابع 1 +- cos (Ф1 - Ф2) توصیف می شود، که در آن Ф1 و Ф2 تاخیرهای فاز در بازوهای تداخل سنج هستند. علامت بستگی به این دارد که کدام آشکارساز ضبط می کند. این تابع هارمونیک را نمی توان به صورت مجموع دو احتمال Р(Ф1) + Р(Ф2) نشان داد. در نتیجه، پس از اولین شکاف پرتو، فوتون به طور همزمان در هر دو بازوی تداخل سنج وجود دارد، اگرچه در اولین عمل آزمایش فقط در یک بازو بود. این رفتار غیرمعمول در فضا ناممحل کوانتومی نامیده می شود. نمی توان آن را از منظر شهودهای فضایی معمولی که معمولاً در عالم کلان وجود دارند توضیح داد.

اگر هر دو مسیر برای یک فوتون در ورودی آزاد باشد، در خروجی فوتون مانند آزمایش دو شکاف رفتار می کند: می تواند از آینه دوم فقط در یک مسیر عبور کند - با برخی از "کپی" خود که در طول مسیر آمده تداخل دارد. مسیر دیگر اگر مسیر دوم بسته باشد، فوتون به تنهایی می رسد و از آینه دوم در هر جهتی عبور می کند.

نسخه مشابهی از شباهت آزمایش دو شکاف توسط Penrose شرح داده شده است (توضیحات بسیار شیوا است، بنابراین ما تقریباً آن را به طور کامل ارائه خواهیم کرد):

برای اینکه فوتون همزمان از میان آنها عبور کند، لازم نیست شکاف ها به هم نزدیک باشند. برای درک اینکه چگونه یک ذره کوانتومی می تواند «در دو مکان در یک زمان» باشد، مهم نیست که آن مکان ها چقدر از هم فاصله دارند، یک تنظیم آزمایشی کمی متفاوت از آزمایش دو شکاف در نظر بگیرید. مانند قبل، ما یک لامپ داریم که نور تک رنگ ساطع می کند، یک فوتون در یک زمان. اما به جای عبور نور از دو شکاف، اجازه دهید آن را از یک آینه نیمه نقره ای که به پرتو با زاویه 45 درجه متمایل شده است منعکس کنیم.

شکل 4. دو قله تابع موج را نمی توان به سادگی به عنوان وزن احتمالی برای مکان یابی فوتون در یک مکان یا مکان دیگر در نظر گرفت. دو مسیری که یک فوتون طی می کند می تواند با یکدیگر تداخل ایجاد کند.

پس از برخورد با آینه، تابع موج فوتون به دو قسمت تقسیم می‌شود که یکی از آن‌ها به طرفین منعکس می‌شود و قسمت دوم در همان جهتی که فوتون در ابتدا حرکت کرده بود، به انتشار ادامه می‌دهد. همانطور که در مورد فوتونی که از دو شکاف بیرون می‌آید، تابع موج دارای دو قله است، اما اکنون این قله‌ها با فاصله بیشتری از هم جدا می‌شوند - یک قله فوتون بازتاب‌شده را توصیف می‌کند، دیگری فوتونی را توصیف می‌کند که از آینه عبور کرده است. علاوه بر این، با گذشت زمان، فاصله بین قله ها بزرگتر و بزرگتر می شود و به طور نامحدود افزایش می یابد. تصور کنید که این دو بخش از تابع موج به فضا بروند و ما یک سال تمام منتظر باشیم. سپس دو قله تابع موج فوتون یک سال نوری از هم فاصله خواهند داشت. به نوعی، فوتون به طور همزمان در دو مکان به پایان می رسد که با فاصله یک سال نوری از هم فاصله دارند!

آیا دلیلی برای جدی گرفتن چنین عکسی وجود دارد؟ آیا نمی‌توانیم فوتون را چیزی بدانیم که 50 درصد احتمال دارد در یک مکان و 50 درصد در جای دیگری باشد! نه، غیرممکن است! مهم نیست که فوتون چه مدت در حرکت بوده است، همیشه این احتمال وجود دارد که دو قسمت از پرتو فوتون به عقب منعکس شده و به هم برسند، که منجر به اثرات تداخلی می شود که نمی تواند از وزن احتمالی دو گزینه ایجاد شود. فرض کنید هر قسمت از پرتو فوتون در مسیر خود با یک آینه کاملاً نقره ای روبرو می شود که با زاویه ای کج شده است که هر دو قسمت را به هم نزدیک می کند و آینه نیمه نقره ای دیگری در نقطه تلاقی این دو قسمت قرار می گیرد که در آن کج شده است. همان زاویه آینه اول بگذارید دو فتوسل روی خطوط مستقیمی قرار داشته باشند که در امتداد آن قسمت هایی از پرتو فوتون منتشر می شود (شکل 4). چه چیزی را کشف خواهیم کرد؟ اگر درست باشد که یک فوتون یک مسیر را با احتمال 50 درصد و مسیر دیگری را با احتمال 50 درصد دنبال می کند، در این صورت متوجه می شدیم که هر دو آشکارساز هر کدام یک فوتون را با احتمال 50 درصد تشخیص می دهند. با این حال، در واقع اتفاق دیگری در حال رخ دادن است. اگر دو مسیر جایگزین دقیقاً از نظر طول برابر باشند، با احتمال 100٪ فوتون به آشکارساز A، واقع در خط مستقیمی که فوتون در ابتدا در امتداد آن حرکت کرده است، و با احتمال 0 - به هر آشکارساز B دیگر برخورد می کند. به عبارت دیگر، فوتون با اطمینان به آشکارساز برخورد خواهد کرد اما!

البته چنین آزمایشی هرگز برای فواصل حدود یک سال نوری انجام نشده است، اما نتیجه فوق تردید جدی ندارد (برای فیزیکدانانی که به مکانیک کوانتومی سنتی پایبند هستند!) آزمایش هایی از این نوع در واقع برای فواصل در حد چند متر یا بیشتر، و نتایج با پیش‌بینی‌های مکانیک کوانتومی مطابقت کامل داشتند. اکنون در مورد واقعیت وجود فوتون بین اولین و آخرین برخورد با آینه نیمه بازتابی چه می توان گفت؟ نتیجه اجتناب ناپذیر خود را نشان می دهد که طبق آن فوتون باید به نوعی در واقع هر دو مسیر را به یکباره طی کند! زیرا اگر یک صفحه جاذب در مسیر هر یک از این دو مسیر قرار داده شود، احتمال برخورد فوتون به آشکارساز A یا B یکسان خواهد بود! اما اگر هر دو مسیر باز باشند (هر دو با طول یکسان)، فوتون فقط می تواند به A برسد. مسدود کردن یکی از مسیرها به فوتون اجازه می دهد تا به آشکارساز B برسد! اگر هر دو مسیر باز باشد، فوتون به نوعی "می داند" که اجازه برخورد با آشکارساز B را ندارد و بنابراین مجبور می شود دو مسیر را همزمان دنبال کند.

همچنین توجه داشته باشید که عبارت "در دو مکان خاص در یک زمان قرار دارد" وضعیت فوتون را به طور کامل مشخص نمی کند: ما باید حالت Ф t + Ф b را تشخیص دهیم، به عنوان مثال، از حالت Ф t - Ф b (یا، به عنوان مثال، از حالت Ф t + iФ b، که در آن Ф t و Ф b اکنون به موقعیت فوتون در هر یک از دو مسیر اشاره می کنند (به ترتیب، "گذرانده" و "بازتاب شده"!) این نوع تفاوت است. که تعیین می کند که آیا فوتون با عبور از آینه نیمه نقره ای دوم به آشکارساز A می رسد یا با قطعیت به آشکارساز B می رسد (یا با احتمال متوسط ​​به آشکارساز A و B برخورد می کند).

این ویژگی گیج‌کننده واقعیت کوانتومی، که باید جدی بگیریم که یک ذره می‌تواند به روش‌های مختلف «در آن واحد در دو مکان باشد»، از این واقعیت ناشی می‌شود که باید حالت‌های کوانتومی را با استفاده از وزن‌های با ارزش پیچیده جمع کنیم تا حالت‌های کوانتومی دیگر را بدست آوریم. . ".

و باز، همانطور که می بینیم، فرمالیسم ریاضی باید به نحوی ما را متقاعد کند که ذره در دو مکان در آن واحد قرار دارد. این یک ذره است، نه یک موج. در رابطه با معادلات ریاضی توصیف کننده این پدیده، البته نمی توان ادعایی داشت. با این حال، تفسیر آنها از دیدگاه عقل سلیم، مشکلات جدی ایجاد می کند و مستلزم استفاده از مفاهیم "جادو"، "معجزه" است.

علل نقض تداخل - دانش در مورد مسیر ذره

یکی از سوالات اصلی در بررسی پدیده تداخل یک ذره کوانتومی، مسئله علت نقض تداخل است. چگونه و چه زمانی یک الگوی تداخل ظاهر می شود، به طور کلی، قابل درک است. اما تحت این شرایط شناخته شده، گاهی اوقات الگوی تداخل ظاهر نمی شود. چیزی مانع از وقوع آن می شود. زارچنی این سوال را اینگونه مطرح می کند:

"برای مشاهده برهم نهی حالت ها، الگوی تداخل چه چیزی لازم است؟ پاسخ این سوال به اندازه کافی روشن است: برای مشاهده برهم نهی، نیازی به تثبیت وضعیت جسم نداریم. وقتی به یک الکترون نگاه می کنیم، متوجه می شویم که از یک سوراخ یا سوراخ دیگر عبور می کند. هیچ برهم نهی این دو حالت وجود ندارد! و وقتی به آن نگاه نمی کنیم همزمان از دو شکاف می گذرد و توزیع آنها روی صفحه نمایش اصلاً مثل وقتی نیست که به آنها نگاه می کنیم!

یعنی نقض تداخل به دلیل وجود دانش در مورد مسیر حرکت ذره رخ می دهد. اگر مسیر ذره را بدانیم، الگوی تداخل ایجاد نمی شود. Bacciagaluppi نتیجه‌گیری مشابهی می‌گیرد: موقعیت‌هایی وجود دارد که در آن اصطلاح تداخل مشاهده نمی‌شود، یعنی. که در آن فرمول کلاسیک برای محاسبه احتمالات عمل می کند. این زمانی اتفاق می‌افتد که تشخیص شکاف را انجام می‌دهیم، بدون در نظر گرفتن این باور که اندازه‌گیری به دلیل فروپاشی «واقعی» تابع موج است (یعنی فقط یکیجزء اندازه گیری می شود و ردی بر روی صفحه باقی می گذارد). علاوه بر این، نه تنها دانش کسب شده در مورد وضعیت سیستم تداخل را نقض می کند، بلکه حتی پتانسیلتوانایی به دست آوردن این دانش یک دلیل قاطع برای تداخل است. نه خود دانش، بلکه بنیادی امکان پذیریپیدا کردن در وضعیت آینده از ذره از بین بردن تداخل. این به وضوح توسط تجربه Tsypenyuk نشان داده شده است:

پرتوی از اتم‌های روبیدیم در یک تله مغناطیسی-اپتیکی گرفته می‌شود، با لیزر خنک می‌شود و سپس ابر اتمی آزاد می‌شود و تحت تأثیر میدان گرانشی قرار می‌گیرد. با سقوط، اتم ها به طور متوالی از میان دو موج نوری ایستاده عبور می کنند که پتانسیل تناوبی را تشکیل می دهند که در آن ذرات پراکنده می شوند. در واقع، پراش اتم ها روی یک توری پراش سینوسی اتفاق می افتد، مشابه نحوه پراش نور در یک موج اولتراسونیک در مایع. پرتو فرودی A (سرعت آن در ناحیه برهمکنش فقط 2 متر بر ثانیه است) ابتدا به دو پرتو B و C تقسیم می شود، سپس وارد شبکه نور دوم می شود و پس از آن دو جفت پرتو (D, E) و (F) ، G) تشکیل می شوند. این دو جفت پرتوهای همپوشانی در میدان دور، یک الگوی تداخل استاندارد مربوط به پراش اتم‌ها توسط دو شکاف را تشکیل می‌دهند که در فاصله d برابر با واگرایی عرضی پرتوها پس از اولین توری قرار دارند.

در طول آزمایش، اتم ها "علامت گذاری" شدند و قرار بود از روی این علامت مشخص شود که دقیقاً کدام مسیر را قبل از تشکیل یک الگوی تداخلی در امتداد حرکت می کنند:

در نتیجه برهمکنش ثانویه با میدان مایکروویو پس از گریتینگ نور، این تغییر فاز توسط یک اتم با حالت الکترونیکی |2> و |3>: در پرتوهای B به جمعیت متفاوتی در پرتوهای B و C تبدیل می‌شود. پرتو عمدتاً اتم‌ها در حالت |2> هستند، در پرتو C اتم‌ها در حالت |3> هستند. به روشی نسبتاً پیچیده، پرتوهای اتمی مشخص شدند که سپس تحت تداخل قرار می گیرند.

با تعیین حالت الکترونیکی آن می توانید از مسیر حرکت اتم بعداً مطلع شوید. باید بار دیگر تاکید کرد که عملاً هیچ تغییری در تکانه اتم در طی چنین روش برچسب‌گذاری رخ نمی‌دهد.

هنگامی که تشعشعات مایکروویو، که اتم ها را در پرتوهای مزاحم نشان می دهد، روشن می شود، الگوی تداخل به طور کامل ناپدید می شود. لازم به تاکید است که اطلاعات خوانده نشده، وضعیت الکترونیکی داخلی مشخص نشده است. اطلاعات مربوط به مسیر اتم ها فقط ثبت شد، اتم ها به خاطر داشتند که به کدام سمت حرکت کردند.

بنابراین، می بینیم که حتی ایجاد یک امکان بالقوه برای تعیین مسیر ذرات تداخلی، الگوی تداخل را از بین می برد. یک ذره نه تنها نمی تواند به طور همزمان خواص موجی و جسمی از خود نشان دهد، بلکه این ویژگی ها حتی تا حدی با هم سازگار نیستند: یا ذره کاملاً مانند یک موج رفتار می کند یا کاملاً مانند یک ذره موضعی. اگر یک ذره را به عنوان یک جسم "تنظیم" کنیم، آن را روی برخی از ویژگی های یک جسم تنظیم کنیم، آنگاه هنگام انجام آزمایشی برای آشکار کردن ویژگی های موج آن، تمام تنظیمات ما از بین می رود.

توجه داشته باشید که این ویژگی شگفت انگیز تداخل با منطق و عقل سلیم در تضاد نیست.

فیزیک کوانتوسنتریک و ویلر

در مرکز سیستم مکانیکی کوانتومی مدرنیته، یک کوانتوم وجود دارد و در اطراف آن، مانند سیستم زمین مرکزی بطلمیوس، ستارگان کوانتومی و خورشید کوانتومی می چرخند. شرح ساده ترین، شاید، آزمایش کوانتومی مکانیکی نشان می دهد که ریاضیات نظریه کوانتومی بی عیب و نقص است، اگرچه توصیف فیزیک واقعی این فرآیند به طور کامل در آن وجود ندارد.

قهرمان نظریه فقط روی کاغذ یک کوانتوم است، در فرمول ها دارای خواص کوانتومی، ذره ای است. اما در آزمایشات به هیچ وجه مانند یک ذره رفتار نمی کند. او توانایی تقسیم به دو قسمت را نشان می دهد. او دائماً دارای ویژگی‌های عرفانی مختلف است و حتی با شخصیت‌های افسانه مقایسه می‌شود: «در این مدت فوتون یک «اژدهای دودی بزرگ» است که فقط در دم خود (در شکاف‌دهنده پرتو 1) و در کوهی که در آن گاز می‌گیرد تیز است. آشکارساز» (ویلر). این قسمت‌ها، نیمه‌های «اژدهای آتش‌نفس بزرگ» ویلر، هرگز توسط کسی کشف نشده‌اند، و ویژگی‌هایی که این نیمه‌های کوانتوم‌ها باید داشته باشند، با نظریه کوانتوم‌ها در تناقض است.

از سوی دیگر، کوانتوم ها کاملاً مانند امواج رفتار نمی کنند. بله، به نظر می رسد که آنها "می دانند چگونه از هم جدا شوند" به قطعات. اما همیشه، در هر تلاشی برای ثبت آنها، آنها فوراً در یک موج ادغام می شوند، که ناگهان تبدیل به ذره ای می شود که به یک نقطه سقوط کرده است. علاوه بر این، تلاش برای وادار کردن یک ذره برای نشان دادن خواص فقط موجی یا فقط جسمی با شکست مواجه می شود. یک تغییر جالب در آزمایش های تداخل گیج کننده، آزمایش های انتخاب تاخیری ویلر است:

شکل 5. انتخاب با تاخیر اساسی

1. یک فوتون (یا هر ذره کوانتومی دیگر) به سمت دو شکاف فرستاده می شود.

2. یک فوتون بدون مشاهده (تشخیص) از شکاف ها عبور می کند، از یک شکاف یا شکاف دیگر یا از هر دو شکاف عبور می کند (منطقیاً همه اینها جایگزین های ممکن هستند). برای به دست آوردن تداخل، فرض می کنیم که "چیزی" باید از هر دو شکاف عبور کند. برای بدست آوردن توزیع ذرات، فرض می کنیم که فوتون باید از یک شکاف یا شکاف دیگر عبور کند. هر انتخابی که فوتون انجام دهد، "باید" آن را در لحظه عبور از شکافها انجام دهد.

3. فوتون پس از عبور از شکاف ها به سمت دیواره پشتی حرکت می کند. ما دو روش مختلف برای تشخیص فوتون در "دیوار پشتی" داریم.

4. اول، ما یک صفحه (یا هر سیستم تشخیص دیگری که قادر به تشخیص مختصات افقی فوتون فرود است، اما قادر به تعیین اینکه فوتون از کجا آمده است) داریم. همانطور که با فلش چین نشان داده شده است می توان سپر را برداشت. می توان آن را به سرعت، خیلی سریع حذف کرد، بعد از آنهمانطور که فوتون از دو شکاف عبور کرده است، اما قبل از اینکه فوتون به صفحه صفحه برسد. به عبارت دیگر، صفحه را می توان در بازه زمانی که فوتون به منطقه 3 حرکت می کند حذف کرد. یا می توانیم صفحه را در جای خود رها کنیم. این انتخاب آزمایشگر است که به تعویق افتادتا لحظه ای که فوتون از شکاف (2) عبور کرد، مهم نیست که چگونه این کار را انجام داده است.

5. اگر صفحه نمایش حذف شود، دو تلسکوپ پیدا می کنیم. تلسکوپ ها به خوبی روی رصد مناطق باریک فضا در اطراف تنها یک شکاف متمرکز هستند. تلسکوپ سمت چپ شکاف چپ را مشاهده می کند. تلسکوپ سمت راست شکاف سمت راست را مشاهده می کند. (مکانیسم/استعاره تلسکوپ تضمین می کند که اگر از طریق تلسکوپ نگاه کنیم، فقط در صورتی که فوتون لزوماً - به طور کامل یا حداقل تا حدی - از شکافی که تلسکوپ روی آن متمرکز است عبور کرده باشد، یک فلش نور خواهیم دید؛ در غیر این صورت، ما فوتون را نمی بیند. بنابراین، با رصد یک فوتون با تلسکوپ، اطلاعات مربوط به فوتون ورودی را "از کجا" دریافت می کنیم.)

حال تصور کنید که فوتون در مسیر خود به ناحیه 3 است. فوتون قبلاً از شکاف ها عبور کرده است. ما همچنان این گزینه را داریم که مثلاً صفحه را در جای خود بگذاریم. در این حالت، ما نمی دانیم که فوتون از کدام شکاف عبور کرده است. یا می توانیم تصمیم بگیریم صفحه نمایش را برداریم. اگر صفحه را برداریم، انتظار داریم به ازای هر فوتون ارسالی، فلاشی را در یک تلسکوپ (یا هر دو، اگرچه هرگز اتفاق نمی‌افتد) ببینیم. چرا؟ زیرا فوتون باید یا از یکی یا از دیگری و یا از هر دو شکاف عبور کند. این همه احتمالات را از بین می برد. هنگام رصد تلسکوپ، باید یکی از موارد زیر را مشاهده کنیم:

فلاش در تلسکوپ سمت چپ و بدون فلاش در سمت راست که نشان می دهد فوتون از شکاف سمت چپ عبور کرده است. یا

یک فلاش در تلسکوپ سمت راست و بدون فلاش در تلسکوپ سمت چپ، که نشان می دهد فوتون از شکاف سمت راست عبور کرده است. یا

فلاش های ضعیف با شدت نیمی از هر دو تلسکوپ، که نشان می دهد فوتون از هر دو شکاف عبور کرده است.

اینها همه احتمالات است.

مکانیک کوانتومی به ما می‌گوید که روی صفحه چه چیزی را دریافت خواهیم کرد: یک منحنی 4r، که دقیقاً مانند تداخل دو موج متقارن است که از شکاف‌های ما می‌آیند. مکانیک کوانتومی همچنین می‌گوید که وقتی فوتون‌ها را با تلسکوپ مشاهده می‌کنیم، به منحنی 5r می‌رسیم که دقیقاً مربوط به ذرات نقطه‌ای است که از یک شکاف عبور کرده و به تلسکوپ مربوطه برخورد کرده‌اند.

اجازه دهید به تفاوت در تنظیمات تنظیمات آزمایشی خود که با انتخاب ما تعیین می شود توجه کنیم. اگر بخواهیم صفحه را در جای خود رها کنیم، توزیع ذرات مربوط به تداخل دو موج شکاف فرضی را دریافت می کنیم. می‌توانیم بگوییم (البته با اکراه) که فوتون از طریق هر دو شکاف از منبع خود به صفحه نمایش رفت.

از سوی دیگر، اگر انتخاب کنیم صفحه را برداریم، توزیعی از ذرات مطابق با دو ماکزیمم را بدست می آوریم که اگر حرکت یک ذره نقطه ای از منبع را از طریق یکی از شکاف ها به تلسکوپ مربوطه مشاهده کنیم، بدست می آوریم. ذره در یک تلسکوپ ظاهر می شود (ما فلاش را می بینیم) اما نه در هیچ نقطه دیگری در امتداد جهت صفحه.

به طور خلاصه، با انتخاب یا عدم استفاده از تلسکوپ برای تشخیص، انتخاب می کنیم - اینکه آیا ذره از کدام شکاف عبور کرده است. این انتخاب را به لحظه لحظه موکول می کنیم بعد از آنچگونه ذره از یکی از شکاف ها یا هر دو شکاف عبور کرده است. این متناقض به نظر می رسد که انتخاب دیرهنگام ما برای دریافت یا عدم دریافت چنین اطلاعاتی در حقیقت باشد تعیین می کندخواه این ذره از یک شکاف عبور کرده باشد یا از هر دو. اگر ترجیح می‌دهید اینطور فکر کنید (و من آن را توصیه نمی‌کنم)، در صورت انتخاب استفاده از صفحه نمایش، ذره رفتار موجی را نشان می‌دهد. همچنین اگر بخواهید از تلسکوپ استفاده کنید، ذره بعد از واقعیت رفتار را به عنوان یک جسم نقطه ای نشان می دهد. بنابراین، به نظر می رسد انتخاب تاخیری ما برای نحوه ثبت یک ذره، تعیین کننده رفتار واقعی ذره قبل از ثبت است.
(راس رودز، آزمایش انتخاب تاخیری کلاسیک ویلر، ترجمه پی. وی. کوراکین،
http://quantum3000.narod.ru/translations/dc_wheeler.htm).

ناسازگاری مدل کوانتومی مستلزم پرسیدن این سوال است که "شاید هنوز هم می چرخد؟" آیا مدل دوآلیسم موج جسمی با واقعیت مطابقت دارد؟ به نظر می رسد که کوانتوم نه ذره است و نه موج.

چرا توپ می پرد؟

اما چرا باید معمای تداخل را معمای اصلی فیزیک بدانیم؟ رازهای بسیاری در فیزیک، علوم دیگر و زندگی وجود دارد. چه چیزی در مورد تداخل خاص است؟ در دنیای اطراف ما، پدیده های زیادی وجود دارد که تنها در نگاه اول قابل درک به نظر می رسند، توضیح داده شده است. اما ارزش آن را دارد که قدم به قدم این توضیحات را مرور کنیم، چون همه چیز گیج می شود، بن بست به وجود می آید. چرا آنها بدتر از دخالت هستند، کمتر مرموز هستند؟ به عنوان مثال، چنین پدیده ای آشنا را در نظر بگیرید که همه در زندگی با آن مواجه شده اند: جهش یک توپ لاستیکی که روی آسفالت پرتاب شده است. چرا وقتی به آسفالت برخورد می کند جهش می کند؟

بدیهی است که هنگام برخورد به آسفالت، توپ تغییر شکل داده و فشرده می شود. همزمان فشار گاز موجود در آن افزایش می یابد. در تلاش برای صاف کردن، بازیابی شکل خود، توپ روی آسفالت فشار می آورد و از آن دفع می شود. به نظر می رسد همه چیز همین است، دلیل پرش روشن شده است. با این حال، اجازه دهید نگاهی دقیق تر داشته باشیم. برای سادگی، فرآیندهای فشرده سازی گاز و بازیابی شکل توپ را کنار می گذاریم. بیایید مستقیماً به بررسی روند در نقطه تماس بین توپ و آسفالت بپردازیم.

توپ از آسفالت پرش می کند، زیرا دو نقطه (روی آسفالت و روی توپ) با هم تعامل دارند: هر یک از آنها روی دیگری فشار می آورد، از آن دفع می شود. به نظر می رسد اینجا همه چیز ساده است. اما بیایید از خود بپرسیم: این فشار چیست؟ چجوری به نظر میرسه"؟

بیایید به ساختار مولکولی ماده بپردازیم. مولکول لاستیک که توپ از آن ساخته شده است و مولکول سنگ موجود در آسفالت به یکدیگر فشار می آورند، یعنی تمایل دارند یکدیگر را از بین ببرند. و دوباره، همه چیز ساده به نظر می رسد، اما یک سوال جدید مطرح می شود: علت، منشأ پدیده "نیروی" چیست، که هر یک از مولکول ها را مجبور به دور شدن، تجربه اجبار برای حرکت از "رقیب" می کند؟ ظاهراً اتم های مولکول های لاستیک توسط اتم های سازنده سنگ دفع می شوند. اگر حتی کوتاه تر و ساده تر باشد، یک اتم از اتم دیگر دفع می شود. و دوباره: چرا؟

بیایید به ساختار اتمی ماده برویم. اتم ها از هسته و پوسته الکترونی تشکیل شده اند. بیایید دوباره مسئله را ساده کنیم و (به اندازه کافی منطقی) فرض کنیم که اتم ها یا توسط پوسته یا هسته خود دفع می شوند، در پاسخ به یک سوال جدید: این دافعه دقیقاً چگونه رخ می دهد؟ به عنوان مثال، پوسته های الکترونی به دلیل بارهای الکتریکی یکسان خود می توانند دفع شوند، زیرا بارهای مشابه دفع می شوند. و دوباره: چرا؟ چگونه این اتفاق می افتد؟

چه چیزی باعث می شود که مثلاً دو الکترون یکدیگر را دفع کنند؟ ما باید بیشتر و بیشتر به اعماق ساختار ماده برویم. اما در حال حاضر در اینجا کاملاً قابل توجه است که هر یک از اختراعات ما، هر توضیح جدیدی فیزیکیمکانیسم دافعه دورتر و دورتر خواهد شد، مانند یک افق، اگرچه توصیف رسمی و ریاضی همیشه دقیق و واضح خواهد بود. و با این حال ما همیشه این غیبت را خواهیم دید فیزیکیتوصیف مکانیسم دافعه، این مکانیسم، مدل میانی آن را بر خلاف عقل سلیم، پوچ، غیرمنطقی نمی کند. آنها تا حدودی ساده شده، ناقص هستند، اما منطقی، معقول، معنادار. این تفاوت بین تبیین تداخل و تبیین بسیاری از پدیده های دیگر است: توصیف تداخل در ذات خود غیرمنطقی، غیر طبیعی و خلاف عقل سلیم است.

درهم تنیدگی کوانتومی، غیرمحلی بودن، رئالیسم محلی اینشتین

پدیده دیگری را در نظر بگیرید که خلاف عقل تلقی می شود. این یکی از شگفت انگیزترین اسرار طبیعت است - درهم تنیدگی کوانتومی (اثر درهم تنیدگی، درهم تنیده، غیرقابل تفکیک، غیرمحلی). ماهیت پدیده این است که دو ذره کوانتومی پس از برهم کنش و جدایی بعدی (جدا کردن آنها در مناطق مختلف فضا) نوعی ارتباط اطلاعاتی را با یکدیگر حفظ می کنند. معروف ترین مثال در این مورد پارادوکس EPR نامیده می شود. در سال 1935، انیشتین، پودولسکی و روزن این ایده را بیان کردند که برای مثال، دو فوتون مقید در فرآیند جداسازی (انبساط) چنین شباهتی از ارتباط اطلاعاتی را حفظ می‌کنند. در این حالت، حالت کوانتومی یک فوتون، به عنوان مثال، پلاریزاسیون یا اسپین، می تواند فوراً به فوتون دیگری منتقل شود، که در این حالت آنالوگ فوتون اول می شود و بالعکس. با اندازه گیری یک ذره، بدون توجه به فاصله این ذرات از یکدیگر، فورا وضعیت ذره دیگر را تعیین می کنیم. بنابراین، ارتباط بین ذرات اساساً غیر محلی است. دورونین، فیزیکدان روسی، ماهیت غیرمحلی مکانیک کوانتومی را به صورت زیر بیان می کند:

«در مورد اینکه منظور از غیرمحلی بودن در QM چیست، در جامعه علمی، فکر می‌کنم نظر موافقی در این مورد وجود دارد. معمولاً غیرمحلی بودن QM به عنوان این واقعیت درک می شود که QM با اصل واقع گرایی محلی در تضاد است (اغلب به آن اصل محلی بودن انیشتین نیز گفته می شود).

اصل رئالیسم محلی بیان می کند که اگر دو سیستم A و B از نظر مکانی از هم جدا شوند، برای توصیف کامل واقعیت فیزیکی، اقدامات انجام شده روی سیستم A نباید ویژگی های سیستم B را تغییر دهد.

توجه داشته باشید که موضع اصلی رئالیسم محلی در تفسیر فوق، نفی تأثیر متقابل سیستم های جدا از هم فضایی بر یکدیگر است. موضع اصلی رئالیسم محلی انیشتین، عدم امکان تأثیر دو سیستم جدا از هم فضایی بر یکدیگر است. انیشتین در پارادوکس EPR توصیف شده، وابستگی غیرمستقیم وضعیت ذرات را فرض کرد. این وابستگی در لحظه درهم تنیدگی ذرات شکل می گیرد و تا پایان آزمایش ادامه می یابد. یعنی حالت های تصادفی ذرات در لحظه جدا شدن آنها بوجود می آیند. در آینده، آنها حالت‌های به‌دست‌آمده از درهم تنیدگی را ذخیره می‌کنند و این حالت‌ها در برخی از عناصر واقعیت فیزیکی که با «پارامترهای اضافی» توصیف شده‌اند، «ذخیره می‌شوند»، زیرا اندازه‌گیری‌های روی سیستم‌های فاصله‌دار نمی‌توانند بر یکدیگر تأثیر بگذارند:

"اما یک فرض به نظر من غیرقابل انکار است. وضعیت واقعی چیزها (وضعیت) سیستم S 2 بستگی به این ندارد که با سیستم S 1 که از نظر مکانی از آن جدا شده است چه کاری انجام می شود.

از آنجایی که در طول اندازه گیری، این دو سیستم دیگر با هم تعامل ندارند، در نتیجه در نتیجه هر گونه عملیات در سیستم اول، هیچ تغییر واقعی در سیستم دوم حاصل نمی شود.

با این حال، در واقعیت، اندازه‌گیری‌ها در سیستم‌های راه دور به نحوی بر یکدیگر تأثیر می‌گذارند. آلن اسپکت این تأثیر را چنین توصیف کرد:

"من. فوتون v 1 که قبل از اندازه‌گیری، قطبش مشخصی نداشت، قطبش مرتبط با نتیجه به‌دست‌آمده در طول اندازه‌گیری‌اش را به دست می‌آورد: این تعجب‌آور نیست.

ii هنگامی که اندازه گیری بر روی v 1 انجام می شود، فوتون v 2 که قبل از این اندازه گیری هیچ قطبش مشخصی نداشت، به حالت قطبش موازی با نتیجه اندازه گیری در v 1 نمایش داده می شود. این بسیار تعجب آور است زیرا این تغییر در توصیف v 2، بدون توجه به فاصله بین v 1 و v 2 در زمان اولین اندازه گیری، آنی است.

این تصویر با نسبیت در تضاد است. به عقیده انیشتین، یک رویداد در یک ناحیه معین از فضازمان نمی تواند تحت تأثیر رویدادی در یک فضازمان قرار گیرد که با یک بازه فضا مانند از هم جدا شده است. عاقلانه نیست که برای "درک" همبستگی های EPR تلاش کنیم تصاویر قابل قبول تری پیدا کنیم. این تصویری است که ما اکنون به آن نگاه می کنیم.»

این عکس "غیر محلی" نام دارد. از یک طرف، غیرمحلی ارتباط بین ذرات جدا شده را منعکس می کند، اما از طرف دیگر، این ارتباط، همانطور که تشخیص داده شده است، نسبیتی نیست، یعنی اگرچه تأثیر اندازه گیری ها بر روی یکدیگر با سرعت فوق العاده منتشر می شود، اما در همان زمان به این ترتیب، هیچ انتقال اطلاعاتی بین ذرات وجود ندارد. به نظر می رسد که تأثیر اندازه گیری ها بر روی یکدیگر وجود دارد، اما هیچ انتقالی از این تأثیر وجود ندارد. بر این اساس، نتیجه گیری می شود که غیرمحلی بودن، اساساً با نظریه نسبیت خاص منافاتی ندارد. اطلاعات ارسال شده (شرطی) بین ذرات EPR گاهی اوقات "اطلاعات کوانتومی" نامیده می شود.

بنابراین، غیرمحلی بودن پدیده ای است در مقابل واقع گرایی محلی (محل گرایی) انیشتین. در عین حال، برای رئالیسم محلی، تنها یک چیز بدیهی تلقی می شود: عدم وجود اطلاعات سنتی (نسبیتی) که از ذره ای به ذره دیگر منتقل می شود. در غیر این صورت، باید از "عمل ارواح از راه دور" صحبت کرد، همانطور که انیشتین آن را نامیده است. بیایید نگاهی دقیق تر به این «عمل دوربرد» بیندازیم، که چقدر با نظریه نسبیت خاص و خود رئالیسم محلی در تضاد است. اولا، "عمل دوربرد فانتوم" بدتر از "غیر محلی بودن" مکانیک کوانتومی نیست. در واقع، هیچ انتقالی از اطلاعات نسبیتی (سرعت زیر نور) وجود ندارد، چه در آنجا و چه آنجا. بنابراین «عمل دوربرد» درست مانند «غیر محلی» با نظریه نسبیت خاص منافاتی ندارد. ثانیاً، ماهیت توهم‌آمیز «عمل دوربرد» توهمی‌تر از «غیر محلی بودن» کوانتومی نیست. به راستی، جوهر غیرمحلی چیست؟ در «خروج» به سطح دیگری از واقعیت؟ اما این چیزی نمی گوید، بلکه تنها اجازه می دهد تا تفسیرهای مبسوط مختلف عرفانی و الهی. منطقی و جزئی نیست فیزیکیتوصیف (و حتی بیشتر از آن، توضیح) غیرمحلی ندارد. فقط یک بیان ساده از واقعیت وجود دارد: دو بعد مرتبط است. و چه می توان در مورد "عمل فانتومی از راه دور" انیشتین گفت؟ بله، دقیقاً همان چیزی است: هیچ توصیف فیزیکی معقول و مفصلی وجود ندارد، همان بیان ساده واقعیت: دو بعدی متصلبا یکدیگر. این سوال در واقع به اصطلاحات مربوط می شود: عمل غیرمحلی یا شبح مانند در فاصله. و تشخیص اینکه نه یکی و نه دیگری به طور رسمی با نظریه نسبیت خاص در تضاد نیستند. اما این معنایی جز قوام خود رئالیسم محلی (محل گرایی) ندارد. بیانیه اصلی او که توسط انیشتین فرموله شده است، مطمئناً به قوت خود باقی است: در معنای نسبیتی، هیچ تعاملی بین سیستم های S 2 و S 1 وجود ندارد، فرضیه "عمل دوربرد فانتومی" کوچکترین تناقضی را در موضع انیشتین وارد نمی کند. واقع گرایی. در نهایت، خود تلاش برای رد "عمل فانتومی از راه دور" در رئالیسم محلی منطقاً مستلزم همین نگرش نسبت به همتای مکانیکی کوانتومی خود - غیرمحلی بودن است. در غیر این صورت، به یک استاندارد دوگانه تبدیل می‌شود، رویکردی دوگانه بی‌دلیل به دو نظریه ("آنچه برای مشتری مجاز است به گاو نر مجاز نیست"). بعید است که چنین رویکردی مستحق بررسی جدی باشد.

بنابراین، فرضیه رئالیسم محلی (محل گرایی) اینشتین را باید به شکل کامل تری فرموله کرد:

"وضعیت واقعی سیستم S 2 به معنای نسبیتی بستگی به این ندارد که با سیستم S 1 که از نظر مکانی از آن جدا شده است چه کاری انجام شود.

با این تصحیح کوچک اما مهم، تمام ارجاعات به نقض "نابرابری های بل" (به پایین مراجعه کنید) به عنوان استدلال هایی که رئالیسم محلی انیشتین را رد می کنند، بی معنی می شوند، که آنها را به همان اندازه مکانیک کوانتومی نقض می کند.

همانطور که می بینیم، در مکانیک کوانتومی ماهیت پدیده غیرمحلی با علائم بیرونی توصیف می شود، اما مکانیسم داخلی آن توضیح داده نشده است، که به عنوان مبنایی برای بیانیه انیشتین در مورد ناقص بودن مکانیک کوانتومی عمل کرد.

در عین حال، پدیده درهم تنیدگی می تواند توضیحی کاملاً ساده داشته باشد که با منطق و عقل سلیم در تضاد نیست. از آنجایی که دو ذره کوانتومی به گونه ای رفتار می کنند که گویی از وضعیت یکدیگر "دانستند"، برخی اطلاعات دست نیافتنی را به یکدیگر منتقل می کنند، می توان فرض کرد که انتقال توسط نوعی حامل "صرفا مادی" (نه مادی) انجام می شود. این پرسش پیشینه فلسفی عمیقی دارد که به مبانی واقعیت مربوط می شود، یعنی جوهر اولیه ای که کل جهان ما از آن ساخته شده است. در واقع، این ماده را باید ماده نامید و به آن خواصی می بخشد که مشاهده مستقیم آن را منتفی می کند. کل جهان اطراف از ماده بافته شده است و ما فقط با تعامل با این پارچه، مشتق ماده: ماده، میدان ها، می توانیم آن را مشاهده کنیم. بدون پرداختن به جزئیات این فرضیه، تنها تأکید می کنیم که نویسنده ماده و اتر را با در نظر گرفتن دو نام برای یک جوهر، شناسایی می کند. توضیح ساختار جهان، با رد اصل اساسی - ماده، غیرممکن است، زیرا گسستگی ماده به خودی خود با منطق و عقل سلیم در تضاد است. هیچ پاسخی معقول و منطقی برای این سؤال وجود ندارد: اگر ماده اصل اساسی همه موجودات باشد، چه چیزی بین گسسته های ماده وجود دارد. بنابراین، فرض اینکه ماده دارای خاصیتی است، در حال ظهوربه عنوان تعامل آنی اشیاء مادی دور، کاملاً منطقی و سازگار است. دو ذره کوانتومی در سطح عمیق‌تری با یکدیگر برهم کنش می‌کنند - ذره مادی، اطلاعات ظریف‌تر و گریزان‌تری را در سطح مادی به یکدیگر منتقل می‌کنند، که با ماده، میدان، موج یا هر حامل دیگری مرتبط نیست و ثبت آن است. اساساً غیرممکن است. پدیده غیرمحلی (nonseparability) اگرچه در فیزیک کوانتوم توصیف فیزیکی صریح و روشنی ندارد، اما به عنوان یک فرآیند واقعی قابل درک و توضیح است.

بنابراین، تعامل ذرات درهم تنیده، به طور کلی، با منطق یا عقل سلیم در تضاد نیست و اجازه می دهد، هر چند که توضیحی خارق العاده، اما هماهنگ.

تله پورت کوانتومی

یکی دیگر از جلوه های جالب و متناقض ماهیت کوانتومی ماده، تله پورت کوانتومی است. اصطلاح "تلهپورت" که از داستان های علمی تخیلی گرفته شده است، اکنون به طور گسترده در ادبیات علمی استفاده می شود و در نگاه اول تصور چیزی غیرواقعی را القا می کند. تله پورت کوانتومی به معنای انتقال لحظه ای یک حالت کوانتومی از یک ذره به ذره دور دیگر است. با این حال، انتقال از راه دور خود ذره، انتقال جرم در این مورد رخ نمی دهد.

پرسش از دور انتقال کوانتومی اولین بار در سال 1993 توسط گروه بنت مطرح شد که با استفاده از پارادوکس EPR نشان داد که اصولاً ذرات متصل (در هم تنیده) می توانند به عنوان نوعی "انتقال اطلاعات" عمل کنند. با چسباندن ذره سوم - "اطلاعات" - به یکی از ذرات جفت شده، می توان خواص آن را به دیگری منتقل کرد و حتی بدون اندازه گیری این خواص.

اجرای کانال EPR به صورت تجربی انجام شد و امکان سنجی اصول EPR در عمل برای انتقال حالت های قطبش بین دو فوتون از طریق فیبرهای نوری با استفاده از یک سوم در فواصل تا فاصله 10 کیلومتری به اثبات رسید.

طبق قوانین مکانیک کوانتومی، فوتون تا زمانی که توسط آشکارساز اندازه گیری نشود، مقدار قطبش دقیقی ندارد. بنابراین، اندازه گیری مجموعه تمام قطبش های ممکن یک فوتون را به یک مقدار تصادفی اما بسیار خاص تبدیل می کند. اندازه گیری قطبش یک فوتون از یک جفت درهم تنیده منجر به این واقعیت می شود که فوتون دوم، مهم نیست که چقدر دور باشد، فوراً قطبش مربوطه - عمود بر آن - ظاهر می شود.

اگر یک فوتون خارجی با یکی از دو فوتون اصلی "مخلوط" شود، یک جفت جدید تشکیل می شود، یک سیستم کوانتومی محدود جدید. با اندازه گیری پارامترهای آن، می توان فوراً تا جایی که دوست داشتید - به تله پورت - جهت قطبش را دیگر اصلی نیست، بلکه یک فوتون خارجی است. در اصل، تقریباً هر چیزی که برای یک فوتون از یک جفت اتفاق می‌افتد باید فوراً روی دیگری تأثیر بگذارد و ویژگی‌های آن را به روشی کاملاً مشخص تغییر دهد.

در نتیجه اندازه گیری، فوتون دوم از جفت محدود اصلی نیز مقداری قطبش ثابت را به دست آورد: یک کپی از حالت اولیه " فوتون پیام رسان" به فوتون راه دور منتقل شد. سخت‌ترین بخش اثبات این بود که حالت کوانتومی واقعاً از راه دور منتقل شده است: این امر مستلزم دانستن دقیق نحوه تنظیم آشکارسازها در هنگام اندازه‌گیری قطبش کلی بود، و لازم بود که آنها را به دقت همگام کنیم.

طرح ساده شده تله پورت کوانتومی را می توان به صورت زیر تصور کرد. آلیس و باب (شخصیت‌های شرطی) یک فوتون از یک جفت فوتون درهم‌تنیده ارسال می‌شوند. آلیس یک ذره (فوتون) در حالت (ناشناخته) A دارد. یک فوتون از یک جفت و فوتون آلیس برهم کنش می کنند ("درهم")، آلیس اندازه گیری می کند و وضعیت سیستم دو فوتونی را که دارد تعیین می کند. طبیعتا حالت اولیه A فوتون آلیس در این حالت از بین می رود. با این حال، یک فوتون از یک جفت فوتون درهم تنیده که به باب ختم می‌شود، به حالت A می‌رود. در اصل، باب حتی نمی‌داند که عمل انتقال از راه دور صورت گرفته است، بنابراین لازم است که آلیس اطلاعاتی در این مورد برای او ارسال کند. به روش معمول

از نظر ریاضی در زبان مکانیک کوانتومی می توان این پدیده را به صورت زیر بیان کرد. طرح دستگاه برای دوربری در شکل نشان داده شده است:

شکل 6. طرح نصب برای اجرای تله پورت کوانتومی حالت فوتون

"وضعیت اولیه با عبارت مشخص می شود:

در اینجا فرض بر این است که دو کیوبیت اول (از چپ به راست) متعلق به آلیس و کیوبیت سوم متعلق به باب است. بعد، آلیس دو کیوبیت خود را از طریق آن عبور می دهد CNOT-دروازه. در نتیجه حالت |Ф 1 >:

سپس آلیس اولین کیوبیت را از دروازه هادامارد عبور می دهد. در نتیجه، وضعیت کیوبیت های در نظر گرفته شده |Ф 2 > به صورت زیر خواهد بود:

با گروه بندی مجدد عبارات در (10.4)، با مشاهده دنباله انتخابی تعلق کیوبیت ها به آلیس و باب، دریافت می کنیم:

این نشان می دهد که اگر برای مثال، آلیس حالت های جفت کیوبیت خود را اندازه گیری کند و 00 را بدست آورد (یعنی M 1 = 0، M 2 = 0)، آنگاه کیوبیت باب در حالت |Ф> خواهد بود، که در آن حالتی است که آلیس می خواست به باب بدهد. در حالت کلی، بسته به نتیجه اندازه گیری آلیس، وضعیت کیوبیت باب پس از فرآیند اندازه گیری با یکی از چهار حالت ممکن تعیین می شود:

با این حال، برای اینکه بداند کیوبیت او در کدام یک از چهار حالت قرار دارد، باب باید اطلاعات کلاسیکی در مورد نتیجه اندازه گیری آلیس به دست آورد. به محض اینکه باب از نتیجه اندازه گیری آلیس مطلع شد، می تواند با انجام عملیات کوانتومی مربوط به طرح (10.6) وضعیت کیوبیت اصلی آلیس |Ф> را بدست آورد. بنابراین اگر آلیس به او اطلاع داد که نتیجه اندازه گیری او 00 است، باب نیازی به انجام کاری با کیوبیت خود ندارد - در حالت |Ф> است، یعنی نتیجه انتقال قبلاً به دست آمده است. اگر اندازه گیری آلیس نتیجه 01 را به دست آورد، باب باید روی کیوبیت خود با یک دروازه عمل کند. ایکس. اگر اندازه گیری آلیس 10 را به دست آورد، باب باید یک دروازه اعمال کند ز. در نهایت، اگر نتیجه 11 بود، باب باید روی دروازه ها عمل کند X*Zبرای بدست آوردن حالت پاس شده |F>.

مدار کوانتومی کل که پدیده انتقال از راه دور را توصیف می کند در شکل نشان داده شده است. یکسری شرایط برای پدیده دوربری وجود دارد که باید با در نظر گرفتن اصول فیزیکی کلی توضیح داده شود. برای مثال، ممکن است تصور شود که تله‌پورتاسیون امکان انتقال یک حالت کوانتومی را فوراً و در نتیجه سریع‌تر از سرعت نور فراهم می‌کند. این گفته در تضاد مستقیم با نظریه نسبیت است. با این حال، در پدیده تله‌پورتشن هیچ منافاتی با نظریه نسبیت وجود ندارد، زیرا آلیس برای انجام دوربری باید نتیجه اندازه‌گیری خود را از طریق یک کانال ارتباطی کلاسیک منتقل کند و تله‌پورتاسیون هیچ اطلاعاتی را مخابره نمی‌کند.

پدیده دوربری به وضوح و منطقی از فرمالیسم مکانیک کوانتومی ناشی می شود. بدیهی است که اساس این پدیده، «هسته» آن درهم تنیدگی است. بنابراین، انتقال از راه دور منطقی است، مانند درهم تنیدگی، به راحتی و به سادگی به صورت ریاضی توصیف می شود، بدون اینکه هیچ تناقضی با منطق یا عقل سلیم ایجاد کند.

نابرابری های بل

منطق یک علم هنجاری در مورد اشکال و روش های فعالیت شناختی فکری است که با کمک زبان انجام می شود. اختصاصی قوانین منطقیدر این واقعیت نهفته است که آنها اظهاراتی هستند که صرفاً به دلیل شکل منطقی خود صادق هستند. به عبارت دیگر، صورت منطقی چنین گزاره هایی، بدون توجه به تصریح مفاد اصطلاحات غیر منطقی آنها، صحت آنها را مشخص می کند.

(واسیوکوف وی.، دایره المعارف "کروگوسوت"، http://slovari.yandex.ru/dict/krugosvet/article/b/bf/1010920.htm)

در میان نظریه های منطقی، ما به طور خاص به آن علاقه مند خواهیم بود منطق غیر کلاسیک - کوانتومیمنطقی که متضمن نقض قوانین منطق کلاسیک در عالم صغیر است.

تا حدی بر منطق دیالکتیکی، منطق «تضادها» تکیه خواهیم کرد: «منطق دیالکتیکی است. فلسفه، نظریه حقیقت(به گفته هگل فرآیند حقیقت)، در حالی که سایر «منطق ها» ابزاری ویژه برای تثبیت و تجسم نتایج شناخت هستند. این ابزار بسیار ضروری است (مثلاً یک برنامه رایانه ای بدون تکیه بر قوانین ریاضی و منطقی برای محاسبه گزاره ها کار نمی کند)، اما همچنان خاص است.

چنین منطقی قوانین ظهور و توسعه را از یک منبع واحد از انواع مختلف مطالعه می کند، که گاهی اوقات نه تنها از شباهت های خارجی، بلکه پدیده های متناقض نیز خالی است. علاوه بر این، برای منطق دیالکتیکی تناقضذاتی در اصل منشأ پدیده هاست. برخلاف منطق صوری که موارد مشابه را در قالب «قانون میانه حذف شده» ممنوع می کند (الف یا نه-الف - ترتیوم غیر داتور: سومی وجود ندارد). اما چه کاری می توانید انجام دهید اگر نور از قبل در پایه خود باشد - نور به عنوان "حقیقت" - هم موج است و هم یک ذره (جسد) که حتی در شرایط پیچیده ترین آزمایشگاه هم نمی توان آن را "تقسیم" کرد. آزمایش؟

(Kudryavtsev V.، منطق دیالکتیکی چیست؟ http://www.tovievich.ru/book/8/340/1.htm)

حس مشترک

در معنای ارسطویی کلمه، توانایی درک ویژگی های یک شی از طریق استفاده از حواس دیگر.

اعتقادات، عقاید، درک عملی از چیزها، ویژگی "فرد متوسط".

محاوره: قضاوت خوب و مستدل.

مترادف تقریبی برای تفکر منطقی. در اصل، عقل سلیم به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از قوه ذهنی تلقی می شد که به روشی کاملاً عقلانی عمل می کرد.

(فرهنگ توضیحی روانشناسی آکسفورد / ویرایش شده توسط A. Reber، 2002،
http://vocabulary.ru/dictionary/487/word/%C7%C4%D0%C0%C2%DB%C9+%D1%CC%DB%D1%CB)

در اینجا ما عقل سلیم را صرفاً مطابقت پدیده ها با منطق صوری می دانیم. تنها تضاد منطق در ساخت‌ها می‌تواند مبنایی برای تشخیص مغالطه، ناقص بودن نتیجه‌گیری‌ها یا پوچ بودن آنها باشد. همانطور که Y. Sklyarov گفت، توضیح واقعیت های واقعی را باید با کمک منطق و عقل سلیم جستجو کرد، مهم نیست که این توضیحات در نگاه اول چقدر عجیب، غیرعادی و "غیرعلمی" به نظر می رسند.

در هنگام تحلیل به روش علمی تکیه می کنیم که روش آزمون و خطا را در نظر می گیریم.

(Silver A.I.، روش علمی و خطاها، Priroda، شماره 3، 1997، http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/VV_SC2_W.HTM)

در عین حال می دانیم که علم خود مبتنی بر ایمان است: «در واقع، هر دانشی مبتنی بر ایمان به مفروضات اولیه است (که از طریق شهود پیشینی گرفته می شوند و نمی توان آنها را مستقیماً و با دقت عقلی ثابت کرد). به ویژه در موارد زیر:

(من) ذهن ما می تواند واقعیت را درک کند،
(2) احساسات ما منعکس کننده واقعیت هستند،
(iii) قوانین منطق."

(V.S. Olkhovsky V.S.، فرضیه های ایمان تکامل گرایی و خلقت گرایی چگونه با داده های علمی مدرن مرتبط هستند، http://www.scienceandapologetics.org/text/91.htm)

این حقیقت که علم مبتنی بر ایمان است که از نظر کیفی با ایمان دینی تفاوتی ندارد، توسط خود دانشمندان نیز به رسمیت شناخته شده است.

این تعریف از عقل سلیم به آلبرت انیشتین نسبت داده می شود: "عقل سلیم مجموعه ای از تعصبات است که وقتی به سن هجده سالگی می رسیم به دست می آوریم." (http://www.marketer.ru/node/1098). به همین مناسبت اضافه می کنیم: عقل سلیم را رد نکنید - در غیر این صورت ممکن است شما را رد کند.

تناقض

«در منطق صوری، یک جفت احکام متضاد، یعنی احکامی که هر کدام نفی دیگری است. به ظاهر چنین زوجی از قضاوت ها در جریان هر استدلال یا در چارچوب هر نظریه علمی، تناقض نیز گفته می شود.

(دایره المعارف بزرگ شوروی، روبریکن، http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00063/38600.htm)

«فکر یا موضعی که با دیگری ناسازگار است، رد دیگری، ناسازگاری در افکار، اظهارات و اعمال، نقض منطق یا حقیقت».

(فرهنگ توضیحی زبان روسی نوشته اوشاکوف، http://slovari.yandex.ru/dict/ushakov/article/ushakov/16-4/us3102504.htm)

«وضعیت منطقی صدق همزمان دو تعریف یا گزاره (قضاوت) متقابل در مورد یک چیز. در منطق صوری، تضاد بر اساس قانون تضاد غیر قابل قبول تلقی می شود.

پارادوکس

"1) نظر، قضاوت، نتیجه گیری، به شدت در تضاد با عموم پذیرفته شده، بر خلاف "عقل سلیم" (گاهی اوقات فقط در نگاه اول).

2) یک پدیده غیر منتظره، رویدادی که با ایده های معمول مطابقت ندارد.

3) در منطق - تناقضی که با هرگونه انحراف از حقیقت به وجود می آید. تضاد مترادف با اصطلاح "آنتینومی" - تناقض در قانون - این نام هر استدلالی است که هم صدق تز و هم صدق نفی آن را ثابت کند.

اغلب زمانی که دو گزاره متضاد (متضاد) به یک اندازه قابل اثبات هستند، پارادوکس به وجود می آید.

از آنجایی که مرسوم است که پدیده ای را که با دیدگاه های عموماً پذیرفته شده در تضاد است به عنوان پارادوکس در نظر بگیریم، پس از این نظر، تناقض و تناقض مشابه هستند. با این حال، ما آنها را جداگانه در نظر خواهیم گرفت. اگر چه پارادوکس یک تناقض است، اما می توان آن را منطقی توضیح داد، برای عقل سلیم قابل دسترسی است. ما تضاد را یک ساخت منطقی غیر قابل حل، ناممکن، پوچ و غیرقابل توضیح از دیدگاه عقل سلیم در نظر خواهیم گرفت.

مقاله به جستجوی چنین تناقضاتی می پردازد که حل آنها نه تنها دشوار است، بلکه به سطح پوچی می رسد. تبیین آنها نه تنها دشوار است، بلکه حتی صورت بندی مسئله، شرح اصل تضاد، با دشواری هایی مواجه می شود. چگونه چیزی را توضیح می دهید که حتی نمی توانید آن را فرموله کنید؟ به نظر ما، آزمایش دو شکاف یانگ چنین پوچ است. مشخص شده است که توضیح رفتار یک ذره کوانتومی زمانی که با دو شکاف تداخل می کند بسیار دشوار است.

چرند

چیزی غیر منطقی، پوچ، برخلاف عقل سلیم.

عبارتی پوچ تلقی می شود که ظاهراً متناقض نباشد، اما با این وجود بتوان تناقضی را از آن استخراج کرد.

گزاره پوچ معنادار است و به دلیل ناهماهنگی آن نادرست است. قانون منطقی تضاد از غیرقابل پذیرش بودن تأیید و نفی هر دو صحبت می کند.

اظهارات پوچ، نقض مستقیم این قانون است. در منطق، شواهد با reductio ad absurdum ("تقلیل به پوچی") در نظر گرفته می شود: اگر تناقضی از موضع خاصی ناشی شود، این حکم نادرست است.

از نظر یونانیان، مفهوم پوچ به معنای بن بست منطقی است، یعنی جایی که استدلال، استدلال کننده را به تناقضی آشکار یا به علاوه، به مزخرفات آشکار می کشاند و بنابراین، شیوه تفکر دیگری را می طلبد. بنابراین، پوچی به عنوان انکار مؤلفه اصلی عقلانیت - منطق درک شد. (http://www.ec-dejavu.net/a/absurd.html)

ادبیات

1. جنبه A. "قضیه بل: دیدگاه ساده لوحانه یک آزمایشگر"، 2001،
   (http://quantum3000.narod.ru/papers/edu/aspect_bell.zip)
2. جنبه: جنبه آلن، قضیه بل: دیدگاه ساده لوحانه یک آزمایشگر، (ترجمه از انگلیسی توسط P. V. Putenikhina)، جادوی کوانتومی، 4، 2135 (2007).
   http://quantmagic.narod.ru/volumes/VOL422007/p2135.html
3. Bacciagaluppi G.، نقش ناهمدوسی در نظریه کوانتومی: ترجمه شده توسط M.H. Shulman. - موسسه تاریخ و فلسفه علم و فناوری (پاریس) -
4. Belinsky A.V.، غیرمحلی کوانتومی و عدم وجود مقادیر پیشینی مقادیر اندازه گیری شده در آزمایشات با فوتون، UFN، جلد 173، شماره 8، اوت 2003.
5. Boumeister D., Eckert A., Zeilinger A., ​​Physics of Quantum Information. -
   http://quantmagic.narod.ru/Books/Zeilinger/g1.djvu
6. فرآیندهای موجی در محیط های ناهمگن و غیرخطی سمینار 10. تله پورت کوانتومی، دانشگاه دولتی ورونژ، مرکز تحقیقات و آموزش REC-010،
   http://www.rec.vsu.ru/rus/ecourse/quantcomp/sem10.pdf
7. Doronin S.I. "غیر محلی مکانیک کوانتومی"، انجمن فیزیک جادو، وب سایت فیزیک جادو، فیزیک، http://physmag.h1.ru/forum/topic.php?forum=1&topic=29
8. Doronin S.I.، سایت "Physics of Magic"، http://physmag.h1.ru/
9. Zarechny M.I.، تصاویر کوانتومی و عرفانی جهان، 2004، http://www.simoron.dax.ru/
10. دوربری کوانتومی (پخش گوردون در 21 مه 2002، 00:30)،
    http://www.mi.ras.ru/~volovich/lib/vol-acc.htm
11. Mensky M.B. مکانیک کوانتومی: آزمایشات جدید، کاربردهای جدید
12. راجر پنروز، ذهن جدید پادشاه: در مورد کامپیوترها، تفکر و قوانین فیزیک: بر. از انگلیسی. / مشترک ویرایش V.O. مالیشنکو. - M.: Editorial URSS, 2003. - 384 p. ترجمه کتاب:
    راجر پنروز، ذهن جدید امپراتور. در مورد کامپیوتر، ذهن و قوانین فیزیک. انتشارات دانشگاه آکسفورد، 1989.
13. Putenikhin P.V.، مکانیک کوانتومی در مقابل SRT. - سمیزدات، 2008،
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/kmvsto.shtml
14. Putenikhin P.V.: Bell J.S., On the Einstein Podolsky Rosen paradox (ترجمه از انگلیسی توسط P.V. Putenikhin؛ نظرات در مورد نتیجه گیری و متن اصلی مقاله). - سمیزدات، 2008،
    http://zhurnal.lib.ru/editors/p/putenihin_p_w/bell.shtml
15. سادبری A.، مکانیک کوانتومی و فیزیک ذرات بنیادی. - م.: میر، 1368
16. Sklyarov A.، مکزیک باستان بدون آینه های کج، http://lah.ru/text/sklyarov/mexico-web.rar
17. هاوکینگ اس.، تاریخچه مختصری از زمان از انفجار بزرگ تا سیاهچاله ها. - سن پترزبورگ، 2001
18. هاوکینگ اس، پنروز آر، ماهیت فضا و زمان. - ایژفسک: مرکز تحقیقات "دینامیک منظم و آشفته"، 2000، 160 صفحه.
19. Tsypenyuk Yu.M.، رابطه عدم قطعیت یا اصل مکملیت؟ - م.: پریرودا، شماره 5، 1378، ص90
20. Einstein A. مجموعه مقالات علمی در چهار جلد. جلد 4. مقالات، بررسی ها، نامه ها. تکامل فیزیک. M.: Nauka، 1967،
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t4_1967ru.djvu
21. آیا می توان توصیف مکانیکی کوانتومی واقعیت فیزیکی را کامل در نظر گرفت؟ / انیشتین A. Sobr. مقالات علمی، ج 3. م.، ناوکا، 1966، ص. 604-611،
    http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Einstein_t3_1966ru.djvu

پوتنیخین P.V.